(57)【要約】【課題】誤作動無く圧縮機の保護制御を行う制御装置を提供する。【解決手段】制御装置は、冷媒回路の低圧側に設置される圧力センサが検出した圧力値と、前記圧力値の経時的変化と、に基づいて前記冷媒回路が備える圧縮機の保護制御を作動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒回路の低圧側に設けられる圧力センサが検出した圧力値と、前記圧力値の経時的変化と、に基づいて前記冷媒回路が備える圧縮機の保護制御を作動する保護制御部、
を備える制御装置。
【請求項２】
前記保護制御部は、前記圧力値が、所定範囲の負圧となる状態が、所定時間以上継続すると、前記保護制御を作動する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記保護制御部は、前記圧力値が、負圧の状態で、所定の時間内に所定の値以上低下する場合、前記保護制御を作動する、
請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記保護制御部は、前記圧縮機の運転中に前記圧力値が、所定時間以上変動しない場合、前記保護制御を作動する、
請求項１または請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記保護制御部は、前記保護制御を作動させたときの条件に応じた所定の復帰条件に基づいて、前記保護制御を解除する、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記保護制御部が、前記保護制御の解除が不可能と判定すると、前記保護制御の解除が不可能であることを通知する通知部、
をさらに備える請求項１から請求項５の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記保護制御部は、前記圧力値を平均した値に基づいて、前記保護制御の作動を制御する、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
圧縮機と、
前記圧縮機を制御する請求項１から請求項７の何れかの１項に記載の制御装置と、
を備える車両用空調装置。
【請求項９】
請求項８の車両用空調装置に用いられる圧縮機であって、
前記制御装置を構成する圧力センサを一体に備える圧縮機。
【請求項１０】
圧縮機構と、
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の制御装置と、
低圧側に設けられる圧力センサと、
を備える圧縮機。
【請求項１１】
モータと、
前記モータにより駆動する圧縮機構と、
前記モータを制御する請求項１から請求項７の何れか１項に記載の制御装置と、
低圧側に設けられる圧力センサと、
を一体的に備え、
前記保護制御部は、前記モータの回転数の低下、または、前記モータの停止を行うことによって、前記保護制御を作動する、
電動圧縮機。
【請求項１２】
駆動源から伝達された動力により駆動する圧縮機構と、
前記駆動源の動力を伝達するクラッチ機構を制御する請求項１から請求項７の何れか１項に記載の制御装置と、
低圧側に設けられる圧力センサと、
を一体的に備え、
前記保護制御部は、前記クラッチ機構のオン状態をオフ状態に切り替えることにより、前記保護制御を作動する、
ベルト駆動式圧縮機。
【請求項１３】
請求項１０から請求項１２の何れか１項に記載の圧縮機、を備える車両用空調装置。
【請求項１４】
冷媒回路の低圧側に設けられる圧力センサが検出した圧力値と、前記圧力値の経時的変化と、に基づいて前記冷媒回路が備える圧縮機の保護制御を作動する、
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、圧縮機、電動圧縮機、ベルト駆動型圧縮機、車両用空調装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調装置の圧縮機の吸入側に圧力センサを設置し、検出された圧力値を用いて圧縮機の保護制御を作動する技術が提案されている（特許文献１）。特許文献１には、圧力値が負圧になったことを検出すると圧縮機の回転数を低下させる保護制御を行うことが記載されている。また、特許文献２には、圧縮機の吸入冷媒温度や吸入冷媒圧力が目標値より低下しないように圧縮機の回転数を制御する車両用空調装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１３０１７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１７／００２５４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、車両用空調装置の場合、車両走行中の様々な条件によっては、圧縮機が正常に動作していても、吸入側の圧力が負圧となることがある。圧縮機の吸入側の圧力値や温度のみに基づいて保護制御を作動すると、その保護制御が誤作動となる可能性がある。
【０００５】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる制御装置、圧縮機、電動圧縮機、ベルト駆動型圧縮機、車両用空調装置及び制御方法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】
【０００６】
本発明の一態様によれば、制御装置は、冷媒回路の低圧側に設けられる圧力センサが検出した圧力値と、前記圧力値の経時的変化と、に基づいて前記冷媒回路が備える圧縮機の保護制御を作動する保護制御部、を備える。
【０００７】
本発明の一態様によれば、前記保護制御部は、前記圧力値が、所定範囲の負圧となる状態が、所定時間以上継続すると、前記保護制御を作動する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、前記保護制御部は、前記圧力値が、負圧の状態で、所定の時間内に所定の値以上低下する場合、前記保護制御を作動する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、前記保護制御部は、前記圧縮機の運転中に前記圧力値が、所定時間以上変動しない場合、前記保護制御を作動する。
【００１０】
本発明の一態様によれば、前記保護制御部は、前記保護制御を作動させたときの条件に応じた所定の復帰条件に基づいて、前記保護制御を解除する。
【００１１】
本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記保護制御部が、前記保護制御の解除が不可能と判定すると、前記保護制御の解除が不可能であることを通知する通知部、をさらに備える。
【００１２】
本発明の一態様によれば、前記保護制御部は、前記圧力値を平均した値に基づいて、前記保護制御の作動を制御する。
【００１３】
本発明の一態様によれば、圧縮機と、前記圧縮機を制御する上記の何れか１つに記載の制御装置と、を備える車両用空調装置である。
【００１４】
本発明の一態様によれば、上記の車両用空調装置に用いられる圧縮機であって、前記制御装置を構成する圧力センサを一体に備える圧縮機である。
【００１５】
本発明の一態様によれば、圧縮機構と、上記の何れかに記載の制御装置と、低圧側に設けられる圧力センサと、を備える圧縮機である。
【００１６】
本発明の一態様によれば、モータと、前記モータにより駆動する圧縮機構と、前記モータを制御する上記の何れかに記載の制御装置と、低圧側に設けられる圧力センサと、を一体的に備え、前記保護制御部は、前記モータの回転数の低下、または、前記モータの停止を行うことによって、前記保護制御を作動する、電動圧縮機である。
【００１７】
本発明の一態様によれば、駆動源から伝達された動力により駆動する圧縮機構と、駆動源の動力を伝達するクラッチ機構を制御する上記の何れかに記載の制御装置と、低圧側に設けられる圧力センサと、を一体的に備え、前記保護制御部は、前記クラッチ機構のオン状態をオフ状態に切り替えることにより、前記保護制御を作動する、ベルト駆動式圧縮機である。
【００１８】
本発明の一態様によれば、上記の何れかに記載の圧縮機、を備える車両用空調装置である。
【００１９】
本発明の一態様によれば、冷媒回路の低圧側に設けられる圧力センサが検出した圧力値と、前記圧力値の経時的変化と、に基づいて前記冷媒回路が備える圧縮機の保護制御を作動する、制御方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、圧縮機の故障を防止する保護制御を誤作動無く、適切な状況で作動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一実施形態における電動式圧縮機を備えた空調装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の第一実施形態における保護制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第二実施形態におけるベルト駆動式圧縮機を備えた空調装置の一例を示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態における制御回路の一例を示す第１の図である。
【図５】本発明の第二実施形態における制御回路の一例を示す第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態による圧縮機の保護制御について図１〜図２を参照して説明する。
図１は、本発明の第一実施形態における電動式圧縮機を備えた空調装置の一例を示す図である。図１に示す空調装置１は、例えば車両用空調装置である。空調装置１は、電動圧縮機１０と、凝縮器１１と、レシーバ１２と、膨張弁１３と、蒸発器１４と、を備える。
【００２３】
空調装置１は、車内の冷暖房に用いられる。電動圧縮機１０は、冷媒を圧縮し、高圧の冷媒を凝縮器１１へ供給する。冷媒は、凝縮器１１で放熱して凝縮する。凝縮・液化した冷媒はレシーバ１２に流入する。冷媒は、レシーバ１２で気相と液相に分離する。液相の冷媒はレシーバ１２から流出し、膨張弁１３で減圧される。膨張弁１３を通過した低圧の冷媒は、蒸発器１４へ供給される。冷媒は、蒸発器１４で外気と熱交換することにより吸熱し、気化する。気化した冷媒は、電動圧縮機１０へ吸入される。電動圧縮機１０は低圧の冷媒を圧縮して吐出する。電動圧縮機１０、凝縮器１１、レシーバ１２、膨張弁１３、蒸発器１４と、これらを接続する冷媒が通る配管は冷媒回路を形成する。冷媒が、冷媒回路を上記の過程を繰り返して循環することにより車内の冷房運転または暖房運転が実施される。
【００２４】
制御装置２０は、車両に搭載された図示しないＥＣＵ（electronic control unit）からの指令値によって、電動圧縮機１０の回転数を制御し、車内が所望の温度となるように冷房運転または暖房運転の制御を行う。電動圧縮機１０は、ハウジング１０６内に区画された圧縮機能部分５０と電源室部分５１を有し、圧縮機能部分５０には圧力センサ１０１と、圧縮機構１０２と、モータ１０３とを、また電源室部分５１にはインバータ（ＩＮＶ）１０５を備える電源ユニット１０４と、インバータ１０５を制御する制御装置２０と、を備える。電動圧縮機１０は、例えばスクロール圧縮機である。
【００２５】
圧力センサ１０１は、圧縮機能部分５０を構成するハウジング１０６内に挿入される。圧縮機能部分５０は、冷媒が封入される気密空間（気密部）となっており、例えば、圧力センサ１０１の挿入口はシール材等で密封される。圧力センサ１０１は、例えば、圧縮機構１０２の吸入側付近に設けられ、圧縮前の冷媒の圧力（以下、低圧圧力値と記載する）を計測する。圧力センサ１０１は、電源室部分５１を構成するハウジング１０６内の制御装置２０と接続され、計測した低圧圧力値を制御装置２０へ出力する。
【００２６】
圧縮機構１０２は、旋回スクロールと固定スクロールとそれらによって形成される圧縮室を含む。モータ１０３は、圧縮機構１０２を回転駆動する。圧縮機構１０２とモータ１０３は、クランクシャフトで連結している。モータ１０３が回転すると、クランクシャフトを中心に旋回スクロールが回転し、圧縮室の冷媒が圧縮される。圧縮機構１０２は、圧縮後の冷媒を吐出する。
【００２７】
電源ユニット１０４は、車内に搭載されたバッテリから直流電力を入力する。インバータ１０５は、この直流電力を三相交流に変換し、交流電力をモータ１０３へ供給する。インバータ１０５は、制御装置２０の指示に基づいてモータ１０３へ出力する電流を制御する。制御装置２０は、ＥＣＵから指示されたモータ１０３の回転数指令値などに基づいて、インバータ１０５を制御し、モータ１０３が指示された回転数で動作するよう制御する。電動圧縮機１０は、圧力センサ１０１と制御装置２０を内蔵したインバータ一体型の電動圧縮機である。
【００２８】
冷房運転や暖房運転を継続すると、蒸発器が冷却されフロスト（着霜）が生じる場合がある。一般にフロストが生じた状態では、膨張弁１３の開度が小さくなるよう制御され、冷媒の循環量が低下する。すると、電動圧縮機１０の吸入側の冷媒圧力が低下し、低下の程度によっては、電動圧縮機１０が故障する原因となることがある。その他にも、様々な原因で圧縮機の吸入側の圧力が低下することがある。従来から圧縮機の吸入側（低圧）の圧力値が閾値以下となるか、吐出側（高圧）の圧力値が閾値以上となると、圧縮機を停止させたり、回転数を減速したりする保護制御が行われる。本実施形態では、電動圧縮機１０における冷媒空間内の低圧部に圧力センサを設け、冷媒の低圧圧力値を監視する。制御装置２０は、この低圧圧力値の推移や経時的変化に基づいて、電動圧縮機１０の保護制御を作動するかどうかを判定する。
【００２９】
制御装置２０は、例えばマイコン等のＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）を備えたコンピュータである。図示するように制御装置２０は、センサ情報取得部２１と、保護制御部２２と、通知部２３と、記憶部２４と、タイマ２５とを備える。上記の通り、制御装置２０は、車両のＥＣＵ（図示せず）からの指令値に基づいて、インバータ１０５や膨張弁１３の開度等を制御し、空調装置１による冷暖運転や暖房運転を実行する様々な機能を有している。以下、電動圧縮機１０の保護制御以外の説明を省略する。
【００３０】
センサ情報取得部２１は、圧力センサ１０１が検出した低圧圧力値を取得する。
保護制御部２２は、低圧圧力値と、低圧圧力値の経時的変化とに基づいて、電動圧縮機１０の保護制御を作動する。例えば、保護制御部２２は、低圧圧力値が負圧（大気圧より低い圧力）となる状態が、所定時間以上継続すると、保護制御を作動する。また、例えば、保護制御部２２は、低圧圧力値が負圧であって、さらに所定の低下速度以上で低圧圧力値が低下する場合、保護制御を作動する。また、例えば、保護制御部２２は、低圧圧力値が所定時間以上変動しない場合、保護制御を作動する。また、保護制御部２２は、保護制御の作動後、所定の復帰条件が成立すると、保護制御を解除する。
【００３１】
通知部２３は、ユーザに保護制御の作動状況などを通知する。例えば、通知部２３は、保護制御を作動および解除、保護制御の解除ができないことなどをユーザに通知する。
記憶部２４は、種々の情報を記憶する。例えば、記憶部２４は、センサ情報取得部２１が取得した低圧圧力値などを記憶する。
タイマ２５は、時間を計測する。
【００３２】
次に図１の構成を前提として、第一実施形態の保護制御について説明する。
図２は、本発明の一実施形態における保護制御の一例を示すフローチャートである。
まず、ユーザによる空調開始の指示操作により、制御装置２０が電動圧縮機１０の運転を開始する。すると、圧力センサ１０１が、低圧圧力値の計測を開始する。例えば、圧力センサ１０１は、所定の時間間隔で、低圧圧力値を計測する。センサ情報取得部２１は、圧力センサ１０１から低圧圧力値の取得を開始する（ステップＳ１１）。センサ情報取得部２１は、その後も所定の時間間隔で低圧圧力値を取得する。また、制御装置２０は、タイマ２５を用いて時間の計測を開始する（ステップＳ１２）。タイマ２５は、時間を計測する。センサ情報取得部２１は、取得した低圧圧力値を、タイマ２５が計測した低圧圧力値の取得時間と対応付けて記憶部２４に記録する。
【００３３】
次に保護制御部２２が、記憶部２４に記録された所定時間前の低圧圧力値から最新の低圧圧力値までを用いて、保護制御の作動条件を判定する（ステップＳ１３）。このとき、保護制御部２２は、記憶部２４から所定期間にわたって計測された低圧圧力値を読み出して、例えば、スクロールが１回転する時間ごとに平均値を算出して、算出した平均値の経時的変化に基づいて、以下の作動条件の判定を行う。平均値を算出するのは、スクロールの回転により冷媒圧力に脈動が生じるが、作動条件の判定から、この脈動の影響を除外するためである。
【００３４】
（条件１）低圧圧力値が、所定範囲の負圧となる状態が所定時間継続する。
例えば、低圧圧力値が−０．０３ＭＰａＧ以下となる状態が３０秒以上保たれた場合、保護制御部２２は、保護制御を作動すると判定する。低圧圧力値が−０．０３ＭＰａＧ以下となる状態が３０秒以上保たれた場合、蒸発器１４が氷結している可能性が高い。蒸発器１４に氷結が生じると、膨張弁１３が閉塞し、電動圧縮機１０に冷媒ガスが流入しないか、冷媒ガスの流入量が低下する。すると、電動圧縮機１０には、冷媒や潤滑油が供給されにくい状態となる。その状態で電動圧縮機１０が運転を継続すると、電動圧縮機１０が焼付くなど破損が生じる可能性がある。その為、上記「条件１」が成立すると、保護制御部２２は、電動圧縮機１０の保護制御を行うと判定する。
【００３５】
従来から圧縮機の吸入側の配管に圧力センサを設け、この圧力センサが検出する圧力が負圧となった場合、保護制御を作動する制御は存在する。しかし、この制御の場合、蒸発器が氷結していない状態でも、一時的に負圧が検出されることがあり、そのような場合に不必要に保護制御が実行されることがある。また、蒸発器付近に温度センサを設け、その温度センサが検出した温度によって、蒸発器の氷結を推定し、保護制御を作動する制御が存在する。通常、温度センサは蒸発器で最も温度が低下する部位近傍に設置され、かつ蒸発器の氷結を防止するため０℃以上のたとえば２℃を検知した場合、保護制御を作動させることで蒸発器の氷結を防止する。しかし、例えば、温度センサ位置が不適切な場合や、もしくは運転条件により蒸発器の温度分布に変化が生じ、温度センサの設置部近傍以外の部位で最も温度が低下するなどの現象が生じた場合、蒸発器に氷結が発生し、かつその氷結が、温度センサ付近まで進展した場合、温度センサには、蒸発器からの冷風が当たらず、実際の蒸発器温度よりも高い温度を計測する可能性がある。すると、保護制御が作動せず、蒸発器が氷結し、圧縮機が故障する可能性がある。本実施形態の電動圧縮機１０であれば、圧縮機構１０２内に挿入された圧力センサ１０１で、直接冷媒の低圧部での圧力を検出するので、低圧圧力値の負圧を確実に検出することができ、さらにその状態が一定時間継続すること確認してから保護制御を作動する。これにより、従来の技術では発生する可能性がある保護制御の誤作動を防ぐことができる。なお、「条件１」の低圧圧力値については、運転条件に応じて、−０．０３〜−０．０４ＭＰａＧの範囲で設定することができる。また、条件１の継続時間については、５〜３０秒の範囲で設定することができる。
【００３６】
（条件２）低圧圧力値が負圧の状態で所定の時間内に所定の値以上減圧する。
例えば、低圧圧力値が、０ＭＰａＧから５秒以内に−０．０５ＭＰａＧまで減圧した場合、保護制御部２２は、保護制御を作動すると判定する。低圧圧力値が負圧となり、さらに急速に低下する場合、膨張弁１３に細かい異物が詰まる等、冷媒回路中のどこかに異物が入り冷媒回路が閉塞されている可能性が高い。この状態で、電動圧縮機１０を運転すると故障するおそれがある。その為、保護制御部２２は、上記の「条件２」によって、保護制御を作動するか否かを判定する。これにより、電動圧縮機１０の精度の高い保護が可能となる。
【００３７】
また、冷媒回路中に閉止弁が設けられる場合、電動圧縮機１０を起動する際には、この閉止弁を開状態にしてから起動しなければならない。何らかの理由によって誤って閉止されたまま電動圧縮機１０が起動された場合でも、この「条件２」によって、速やかに電動圧縮機１０の保護制御を作動させ、損傷を防ぐことができる。なお、「条件２」の時間条件は、５〜１０秒の範囲で設定することができる。
【００３８】
（条件３）電動圧縮機１０の運転中に、低圧圧力値が、所定時間変動しない。
電動圧縮機１０を運転した際に、低圧圧力値が変化しない状態が観察された場合、保護制御を作動する。例えば、電動圧縮機１０を運転しても起動前の圧力と変わらない場合、圧縮機故障が予想される。そのような場合、圧縮機停止を実施する。従来から、圧縮機に渦電流式の近接センサ等を設置し、このセンサによって圧縮機内部の部品が稼働しないことを検知することにより、圧縮機のロックを検出するロックセンサが提供されている。本実施形態では、この検出を圧力センサ１０１によって行う。電動圧縮機１０が何らかの原因によりロックした場合、圧縮機構１０２が冷媒ガスを吸入しなくなる。冷媒ガスを吸入しなくなると、圧力センサ１０１が検出する低圧圧力値に変動がなくなる。本実施形態の保護制御によれば、ロックセンサを設置することなく、「条件３」の判定によって圧縮機のロックを検出することができる。
【００３９】
保護制御部２２は、記憶部２４に記録された低圧圧力値の時系列のデータを参照して、上記「条件１」〜「条件３」の判定を行う。「条件１」〜「条件３」の何れの条件も成立しない場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、保護制御部２２は、ステップＳ１３の判定を繰り返す。電動圧縮機１０は、通常運転を継続する。
【００４０】
「条件１」〜「条件３」の何れかの条件が成立した場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、保護制御部２２は、保護制御を作動する（ステップＳ１５）。保護制御とは、電動圧縮機１０の停止、または、電動圧縮機１０の回転数の低下である。保護制御部２２は、成立した条件に応じてインバータ１０５にモータ１０３の減速または停止の指示を行ってもよい。例えば、「条件１」が成立した場合、保護制御部２２は、所定の低速な回転数でモータ１０３を駆動するようインバータ１０５へ指示する。低速で回転することにより、低圧圧力値の低下を防ぐことができる。例えば、「条件２」または「条件３」が成立した場合、保護制御部２２は、モータ１０３を停止するようインバータ１０５へ指示する。電動圧縮機１０の停止により、圧縮機破損を防ぐことができる。保護制御部２２は、保護制御の作動開始時刻を記憶部２４に記録する。
【００４１】
保護制御を作動させると、次に保護制御部２２は、保護制御を解除し、電動圧縮機１０を通常の運転状態に戻すための復帰条件を判定する（ステップＳ１６）。例えば、保護制御部２２は、ステップＳ１４で保護制御を作動させると判定したときの条件に応じた復帰条件に基づいて、保護制御を解除するか否かを判定する。例えば、「条件１」に基づいて保護制御の作動を決定した場合、保護制御部２２は、保護制御の作動開始時刻から所定の設定時間が経過すると、保護制御部２２は、復帰条件が成立したと判定する。所定時間には、例えば、５秒〜１２０秒の範囲で氷結が収まるのに必要な時間が設定される。また、例えば、「条件２」または「条件３」に基づいて保護制御の作動を決定した場合、保護制御部２２は、永久停止（通常運転への自動的な復帰無し）と判定する。これは、冷媒回路への異物混入や圧縮機ロックの原因を取り除かない限り、電動圧縮機１０を運転できないためである。なお、「条件２」または「条件３」について、保護制御部２２は、電動圧縮機１０を、確認のため、破損の可能性が低い回転数で起動させ、「条件２」または「条件３」が成立するかどうかを判定してもよい。保護制御部２２は、例えば、３回連続して「条件２」や「条件３」が成立する場合は、永久停止（保護制御の解除が不可能）と判定し、再度の起動で条件が成立しなければ、そのまま通常運転を再開してもよい。
【００４２】
復帰条件が成立する場合（ステップＳ１７；成立）、保護制御部２２は、保護制御を解除し（ステップＳ１８）、通常運転を再開する。これは、上記例のうち「条件１」による保護制御を開始してから所定の設定時間（５秒〜１２０秒）が経過した場合や、「条件２」または「条件３」による保護制御の開始後、確認のため再起動した場合に「条件２」や「条件３」の現象が再現しなかった場合に対応する。通常運転を再開すると、制御装置２０は、例えば、ＥＣＵ指令値による回転数でモータ１０３を回転する制御を行う。制御装置２０が、通常運転を実行する間、保護制御部２２は、低圧圧力値の監視を継続して、ステップＳ１３の判定を行う。
【００４３】
復帰条件が成立しない場合（ステップＳ１７；不成立）、保護制御部２２は、ステップＳ１６の判定が成立するまで待機する。これは、上記例のうち「条件１」による保護制御を開始してから所定の設定時間（５秒〜１２０秒）が経過するまでの間に対応する。
【００４４】
復帰が不可能な場合（ステップＳ１７；復帰不可能）、通知部２３が、ユーザに電動圧縮機１０の異常および電動圧縮機１０の起動が不可能であることを通知する（ステップＳ１９）。例えば、通知部２３からの通知を受けて、ＥＣＵが運転席の表示装置に電動圧縮機１０の異常や電動圧縮機１０の点検を促すメッセージを表示させたり、ランプを点灯させたりしてもよい。これは、上記例のうち「条件２」、「条件３」が成立した場合や、確認のための再起動を行っても「条件２」や「条件３」が成立する現象が再現する場合に対応する。
【００４５】
上記の通り、本実施形態の電動圧縮機１０は、低圧側の圧力を検出する圧力センサ１０１と、圧縮機本体（圧縮機構１０２、モータ１０３）と、制御装置２０と、を一体的に備える。制御装置２０を備えるため、電動圧縮機１０は、自律的に保護制御を作動することができる。
【００４６】
また、圧縮機気密部に圧力センサ１０１を設ける構成としたので、圧縮機の外部の吸入側配管に設けた圧力センサや蒸発器付近に設けた温度センサの計測値に基づいて保護制御を作動する場合に比べ、正確な冷媒圧力に基づいて制御を行うことができ、誤判定を抑止できる。また、圧力センサ１０１の計測値を平均した値に基づいて制御を行うため、スクロールによって生じる圧力値の脈動の影響を低減することができる。
なお、圧力センサ１０１と同様にして、電動圧縮機１０の高圧側にも直接的に冷媒の圧力を検出できるように圧力センサを設け、例えば、高圧側の圧力が閾値以上になると保護制御を作動させるようにしてもよい。
【００４７】
また、本実施形態によれば、単に低圧圧力値が負圧となるだけでなく、負圧となった低圧圧力値の経時的変化に基づいて保護制御を作動する。その為、電動圧縮機１０の故障を防止しつつ、保護制御の誤作動を抑止し、効率的な電動圧縮機１０の運転、空調装置１の運転を実現することができる。
【００４８】
＜第二実施形態＞
第一実施形態では、電動圧縮機１０を例に保護制御の説明を行った。車両用空調装置では、圧縮機の駆動力を車両のエンジンから得るベルト駆動式の圧縮機が用いられることが多い。第二実施形態では、ベルト駆動式圧縮機１０ａについて説明を行う。第一実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４９】
図３は、本発明の第二実施形態におけるベルト駆動式圧縮機を備えた空調装置の一例を示す図である。図３に示す空調装置１ａは、ベルト駆動式圧縮機１０ａと、凝縮器１１と、レシーバ１２と、膨張弁１３と、蒸発器１４と、を備える。ベルト駆動式圧縮機１０ａは、圧力センサ１０１と、圧縮機構１０２と、マグネットクラッチ１０７と、プーリー部１０８と、マグネットクラッチ１０７を制御する制御装置２０ａと、を備える。これらおうち、少なくとも圧力センサ１０１と、圧縮機構１０２はハウジング１０６内に収納され圧力センサは運転時に冷媒が低圧となる領域に設置される。また制御部２０ａは低圧側ハウジングの外表面に設置される。ベルト駆動式圧縮機１０ａは、例えばスクロール圧縮機である。圧縮機構１０２の回転軸とマグネットクラッチ１０７とは連結されている。プーリー部１０８は、ベルト４１によって、車両のエンジン４０と連結されている。圧縮機構１０２とプーリー部１０８とは、マグネットクラッチ１０７によって、連結、切り離しが可能である。
【００５０】
制御装置２０ａがマグネットクラッチ１０７をオン状態にすると、マグネットクラッチ１０７とプーリー部１０８が締結される。マグネットクラッチ１０７がオン状態の場合、エンジン４０の回転がベルト４１により伝達され、プーリー部１０８およびマグネットクラッチ１０７および圧縮機構１０２の回転軸が回転する。これにより、圧縮機構１０２では、旋回スクロールが回転し、冷媒が圧縮される。つまり、ベルト駆動式圧縮機１０ａが運転状態となる。
【００５１】
制御装置２０ａがマグネットクラッチ１０７をオフ状態にすると、マグネットクラッチ１０７とプーリー部１０８が切り離される。マグネットクラッチ１０７がオフ状態の場合、エンジン４０の回転により、プーリー部１０８が空転する。このとき、ベルト駆動式圧縮機１０ａが停止状態となる。
【００５２】
制御装置２０ａは、図示しないＥＣＵ（electronic control unit）からの指令値によって、エンジン４０から供給される動力の圧縮機構１０２への伝達を、マグネットクラッチ１０７をオン状態とオフ状態とで切り替えることにより制御する。エンジン４０から動力が圧縮機構１０２へ伝達されることにより、圧縮機構１０２は動作し、車内が所望の温度となるように冷房運転または暖房運転が実施される。空調が必要ない場合、制御装置２０ａは、マグネットクラッチ１０７をオフ状態とする。圧力センサ１０１は、圧縮機構１０２の低圧側の気密部に挿入され、低圧圧力値を計測する。第一実施形態と同様に圧力センサ１０１は、制御装置２０ａと接続され、計測した低圧圧力値を制御装置２０ａへ出力する。ベルト駆動式圧縮機１０ａは、圧力センサ１０１と制御装置２０ａを内蔵した一体型のベルト駆動式圧縮機である。
【００５３】
制御装置２０ａは、センサ情報取得部２１と、保護制御部２２ａと、通知部２３と、記憶部２４と、タイマ２５とを備える。センサ情報取得部２１、通知部２３、記憶部２４、タイマ２５の機能は、第一実施形態と同様である。
【００５４】
保護制御部２２ａは、低圧圧力値と、低圧圧力値の経時的変化とに基づいて、ベルト駆動式圧縮機１０ａの保護制御を作動する。例えば、保護制御部２２ａは、図２で説明した「条件１」〜「条件３」に基づいて保護制御の作動を判定する。保護制御を作動する場合、保護制御部２２ａは、マグネットクラッチ１０７をオフ状態とし、ベルト駆動式圧縮機１０ａをエンジン４０から切り離す。保護制御部２２ａは、このようにしてベルト駆動式圧縮機１０ａを停止させることで保護制御を行う。また、保護制御部２２ａは、保護制御の作動後、所定の復帰条件が成立すると、保護制御を解除する。保護制御を解除する場合、保護制御部２２ａは、マグネットクラッチ１０７をオン状態とすることで、ベルト駆動式圧縮機１０ａとエンジン４０とをベルト４１を介して連結する。また、第一実施形態と同様、保護制御部２２ａは、圧力センサ１０１の計測値を旋回スクロールの回転周期単位で平均した値などに基づいて制御を行ってもよい。図４、図５に制御装置２０ａ、マグネットクラッチ１０７、プーリー部１０８を含むクラッチ機構の制御回路を示す。
【００５５】
図４は、本発明の第二実施形態における制御回路の一例を示す第１の図である。
図４に示すように車両が備えるバッテリと、制御装置２０ａおよび圧力センサ１０１およびスイッチング素子１２０とが、リレー３０を介して接続される。リレー３０は、ベルト駆動式圧縮機１０ａの外部に設けられている。スイッチング素子１２０は、ベルト駆動式圧縮機１０ａの内部に設けられている。リレー３０は、リレースイッチ３１とリレーコイル３２を備える。ＥＣＵがリレーコイル３２に電流を流すと、リレースイッチ３１がオン状態となり、制御装置２０ａおよび圧力センサ１０１およびスイッチング素子１２０への通電が行われる。例えば、スイッチング素子１２０は、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）により構成される。マグネットクラッチ１０７は、スイッチング素子１２０を介して、車両のバッテリと接続される。つまり、リレー３０がオン状態、且つ、スイッチング素子１２０がオン状態の場合に、マグネットクラッチ１０７がオン状態となり、マグネットクラッチ１０７とプーリー部１０８が締結され、エンジン４０の回転が、圧縮機構１０２へ伝達可能な状態となる。
【００５６】
スイッチング素子１２０のオン状態とオフ状態は、制御装置２０ａが制御する。つまり、制御装置２０ａが、ＥＣＵからベルト駆動式圧縮機１０ａを運転するよう指令信号を受け、保護制御部２２ａが保護制御を作動しない場合、制御装置２０ａは、ＥＣＵからの指示に基づいて、スイッチング素子１２０をオン状態に制御する。すると、マグネットクラッチ１０７に通電され、プーリー部１０８と締結する。これにより、圧縮機構１０２が回転して冷媒の圧縮が実行される。一方、保護制御部２２ａが保護制御を作動する場合、制御装置２０ａは、スイッチング素子１２０をオフ状態に制御する。すると、マグネットクラッチ１０７がプーリー部１０８から切り離され、ベルト駆動式圧縮機１０ａが非稼働状態となる。これにより、ベルト駆動式圧縮機１０ａの負圧運転が抑制され、故障や破損などを回避することができる。
【００５７】
図５は、本発明の第二実施形態における制御回路の一例を示す第２の図である。
図５に示すように車両が備えるバッテリと、制御装置２０ａおよび圧力センサ１０１およびスイッチング素子１２１とがリレー３０を介して接続される。また、バッテリと、マグネットクラッチ１０７とが、スイッチング素子１２１およびリレー３０を介して接続される。リレー３０は、ベルト駆動式圧縮機１０ａの外部に設けられている。スイッチング素子１２１は、ベルト駆動式圧縮機１０ａの内部に設けられている。リレー３０は、リレースイッチ３１とリレーコイル３２を備える。例えば、スイッチング素子１２１は、図４で例示したＩＧＢＴに比べ安価なＭＯＳ−ＦＥＴにより構成される。スイッチング素子１２１がオン状態となると、リレーコイル３２に電流が流れ、リレースイッチ３１がオン状態となる。リレースイッチ３１がオン状態となるとバッテリから制御装置２０ａおよび圧力センサ１０１およびマグネットクラッチ１０７への通電が行われる。この状態で、マグネットクラッチ１０７がオン状態となり、マグネットクラッチ１０７とプーリー部１０８が締結され、エンジン４０の回転が圧縮機構１０２へ伝達可能な状態となる。
【００５８】
スイッチング素子１２１のオン状態とオフ状態は、制御装置２０ａが制御する。つまり、制御装置２０ａが、ＥＣＵからベルト駆動式圧縮機１０ａを運転するよう指令信号を受け、保護制御部２２ａが保護制御を作動しない場合、制御装置２０ａは、ＥＣＵからの指示に基づいて、スイッチング素子１２１をオン状態に制御する。すると、リレー３０がオン状態となり、バッテリからマグネットクラッチ１０７に電力が供給されてプーリー部１０８と締結する。これにより、圧縮機構１０２が回転して冷媒の圧縮が実行される。一方、保護制御部２２ａが保護制御を作動する場合、制御装置２０ａは、スイッチング素子１２１をオフ状態に制御する。すると、マグネットクラッチ１０７がプーリー部１０８から切り離され、ベルト駆動式圧縮機１０ａが非稼働状態となる。これにより、ベルト駆動式圧縮機１０ａの負圧運転が抑制され、故障や破損などを回避することができる。
【００５９】
従来、バッテリとマグネットクラッチ１０７とをリレー３０を介して接続し、ＥＣＵによるリレーコイル３２への通電により、マグネットクラッチ１０７のオン状態とオフ状態を切り替える構成が一般的である。ベルト駆動式圧縮機１０ａでは、図４、図５に例示したようにマグネットクラッチ１０７とリレー３０の間にスイッチング素子を設け、保護制御部２２ａの判定により、スイッチング素子のオン状態とオフ状態を切り替えるだけでよい。このような制御回路は、比較的容易な配線処理等により実装することができる。
【００６０】
なお、保護制御部２２ａによる保護制御の作動、復帰の判定は、第一実施形態の図２で説明した処理と同様である。
【００６１】
スクロール圧縮機は、他の形式の圧縮機に比べ、高回転時の能力（吐出量）が大きく、車両用空調装置で用いられることが多い。ベルト駆動式のスクロール圧縮機を用いると、車両の急加速時などに回転速度が急上昇し、高速領域での運転となる。高速領域での運転（高回転時）では、吐出量が大きくなるため、大量の冷媒を吸い込み、蒸発器に氷結が発生していない状態でも、低圧圧力値が短時間で負圧以下の低圧になることがある。スクロール圧縮機に対して、圧縮機吸入側の圧力が負圧になると保護制御を作動するという従来の制御を行うと、このような場合にも頻繁に圧縮機が停止または減速するという問題がある。
【００６２】
また、ベルト駆動式圧縮機は、エンジンの駆動により動作し、エンジンとの連結および切り離しがＥＣＵによって制御されることが多い。圧縮機側で主体的に保護制御を作動させることができないため、保護制御を作動せるべき状況に作動できない等の不具合が生じ、圧縮機の損傷を招くことがある。
【００６３】
本実施形態によれば、ベルト駆動式圧縮機１０ａは、圧力センサ１０１と、圧縮機構１０２と、圧縮機構１０２と駆動源（エンジン４０）とを連結するクラッチ機構（マグネットクラッチ１０７、プーリー部１０８）と、クラッチ機構を制御する制御装置２０ａとを一体的に備える構成としたので、ベルト駆動式圧縮機１０ａは、自律的に保護制御を作動することができ、故障の発生を未然に防ぐことができる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、負圧となった低圧圧力値の経時的変化に基づいて保護制御を作動する。従って、車両の急加速時などに一時的に負圧が計測されても、誤って保護制御を作動させることがない。また、本実施形態によれば、蒸発器の氷結、冷媒回路の詰まりなどに対する圧縮機の低圧保護制御が誤動作なく可能であるとともに、圧縮機１０ａのロック状態の判定が可能であるため特別なロック検出装置は不要となる。
【００６５】
また、気密部に圧力センサ１０１を設ける構成としたので、正確な冷媒圧力に基づいて保護制御の作動可否を判定することができる。その他、ベルト駆動式圧縮機１０ａは、第一実施形態の電動圧縮機１０と同様の効果を発揮する。なお、ベルト駆動式圧縮機１０ａの高圧側にも直接的に冷媒の圧力を検出できるように圧力センサを設け、例えば、高圧側の圧力が閾値以上になると保護制御を作動させるようにしてもよい。
さらにスイッチング素子を含む制御装置２０ａを圧縮機１０ａの低圧側ハウジング１０６外表面に直接設置したので、素子の発熱も冷却可能となり信頼性が向上する。
【００６６】
制御装置２０，２０ａの全ての機能又は一部の機能は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、集積回路等で構成されたハードウェアによって実現してもよい。また、制御装置２０，２０ａの全ての機能又は一部の機能は、ＣＰＵ等のプロセッサを備えたコンピュータによって構成されても良い。その場合、制御装置２０，２０ａにおける各処理の過程は、例えば制御装置２０が有するＣＰＵ等がプログラムを実行することによって実現できる。制御装置２０，２０ａによって実行されるプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録され、この記録媒体に記録されたプログラムを読み出して実行することによって実現してもよい。
また、上記、第一実施形態および第二実施形態では車両のＥＣＵを介さず自律的に保護運転を実施する例を開示しているが、圧力センサ１０１、あるいは制御装置２０，２０ａの情報をＥＣＵに直接通知し、統合的に制御をするよう構成されてもよい。
【００６７】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１ａ・・・空調装置
１０・・・電動圧縮機
１０ａ・・・ベルト駆動式圧縮機
１１・・・凝縮器
１２・・・レシーバ
１３・・・膨張弁
１４・・・蒸発器
２０、２０ａ・・・制御装置
２１・・・センサ情報取得部
２２、２２ａ・・・保護制御部
２３・・・通知部
２４・・・記憶部
２５・・・タイマ
３０・・・リレー
３１・・・リレースイッチ
３２・・・リレーコイル
４０・・・エンジン
４１・・・ベルト
１０１・・・圧力センサ
１０２・・・圧縮機構
１０３・・・モータ
１０５・・・インバータ
１０４・・・電源ユニット
１０６・・・ハウジング
１０７・・・マグネットクラッチ
１０８・・・プーリー部
１２０、１２１・・・スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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