(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ駆動の圧縮機と、熱負荷に応じて決定された目標回転数に基づいて圧縮機の回転数を可変制御する回転数制御手段とを備えた車両用空気調和装置において、
圧縮機を起動させるときに、圧縮機起動時における液圧縮の有無を判別するための第１の電流しきい値と、回転数制限中における液圧縮の有無を判別するための第２の電流しきい値とを設定する電流しきい値設定手段と、
圧縮機起動時に前記モータに流れる電流値が前記第１の電流しきい値以上のときに、液圧縮を回避するために前記目標回転数よりも低い起動回転数にて圧縮機を動作させる回転数制限手段と、
回転数制限中に前記モータに流れる電流値が前記第２の電流しきい値未満になったときに、前記回転数制限を解除して前記目標回転数にて圧縮機を動作させる回転数制限解除手段とを備える、
ことを特徴とする車両用空気調和装置。
【請求項２】
前記回転数制御手段はインバータ回路を含み、前記圧縮機起動時及び前記回転数制限中に前記モータに流れる電流値は該インバータ回路からの電流情報に基づいて検知される、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動の圧縮機を用いたヒートポンプ式の車両用空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ駆動の圧縮機を用いたヒートポンプ式の車両用空気調和装置は、熱負荷に応じて圧縮機の目標回転数を決定し、決定された目標回転数に基づいて圧縮機の回転数を可変制御しながら暖房，冷房等の運転を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の車両用空気調和装置では、低圧配管内の冷媒が凝縮されて液として溜まっている状態で圧縮機を起動させると、例えば低外気温度条件下で暖房運転を開始すると、液圧縮によって圧縮機等に損傷を生じる危険性があり、同危険性は起動回転数が高回転数であるほど大きなものとなる。
【０００４】
前記の危険性を回避するため、従来では、熱負荷との関係で目標回転数として高回転数が決定されていても、まずは、この目標回転数よりも低い所定の回転数にて圧縮機を起動させ、この起動回転数を徐々に目標回転数に近付ける方法が採用されている。
【０００５】
しかし、同方法では、圧縮機が起動してから目標回転数となるまでに時間がかかるため、暖房運転等の立ち上がりが遅くなる不具合がある。また、目標回転数を起動回転数として用いても良い場合でも、例えば比較的高い外気温度条件下で暖房運転を開始するような場合でも、不用な回転数制限が実行されてしまう不具合もある。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みて創作されたもので、その目的とするところは、液圧縮による圧縮機等の損傷を回避でき、しかも、暖房運転等の立ち上がりの迅速化を図れる空気調和装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、モータ駆動の圧縮機と、熱負荷に応じて決定された目標回転数に基づいて圧縮機の回転数を可変制御する回転数制御手段とを備えた車両用空気調和装置において、圧縮機を起動させるときに、圧縮機起動時における液圧縮の有無を判別するための第１の電流しきい値と、回転数制限中における液圧縮の有無を判別するための第２の電流しきい値とを設定する電流しきい値設定手段と、圧縮機起動時に前記モータに流れる電流値が前記第１の電流しきい値以上のときに、液圧縮を回避するために前記目標回転数よりも低い起動回転数にて圧縮機を動作させる回転数制限手段と、回転数制限中に前記モータに流れる電流値が前記第２の電流しきい値未満になったときに、前記回転数制限を解除して前記目標回転数にて圧縮機を動作させる回転数制限解除手段とを備える、ことをその特徴とする。
【０００８】
この車両用空気調和装置によれば、圧縮機を起動させるときに、圧縮機起動時における液圧縮の有無を判別するための第１の電流しきい値と、回転数制限中における液圧縮の有無を判別するための第２の電流しきい値とを設定した上で、圧縮機起動時に圧縮機駆動用モータに流れる電流値が前記第１の電流しきい値以上のときに液圧縮とみなし、そのときの熱負荷に応じて決定された目標回転数よりも低い起動回転数にて圧縮機を動作させ、また、この回転数制限中に圧縮機駆動用モータに流れる電流値が前記第２の電流しきい値未満になったときに回転数制限を解除して目標回転数にて圧縮機を動作させることができる。
【０００９】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る車両用空調装置の構成を示す。
【００１１】
図１中の符号１はモータ（図２の符号２１）を動力源とする能力可変型の圧縮機、２は室外熱交換器、３は室内吸熱器、４は室内放熱器、５及び６は温度膨張弁、７〜１０は電磁弁、１１及び１２は逆止弁、１３は受液器である。これら機器は冷媒管路により接続されて冷暖房兼用のヒートポンプを構成している。
【００１２】
また、図１中の符号１４は室内吸熱器３の出口側温度を検出する温度センサ、１５は室内放熱器４の出口側温度を検出する温度センサ、１６は空調ダクト、１７はブロアファン、１８は吸入空気切換ダンパ、１９はエアミックスダンパである。前記の室内吸熱器３と室内放熱器４は空調ダクト１６内に配置されている。
【００１３】
図２は、図１に示した圧縮機を駆動するモータの制御回路の構成を示す。
【００１４】
図２中の符号２１は前記圧縮機１用の３相ＤＣモータ、２２は複数のスイッチング半導体素子を有するインバータ回路、２３はモータ２１用の直流電源、２４は副制御回路、２５は主制御回路である。主制御回路２５は温度センサ１４及び１５の検出信号に基づいて副制御回路２４に回転数指令信号（目標回転数に準じた信号）を出力する。副制御回路２４は主制御回路２５からの回転数指令信号に基づいてインバータ回路２２に半導体素子駆動信号を出力すると共に、インバータ回路２２からの電流情報と回転数情報によってモータ２１（圧縮機１）の回転数が目標回転数となるように制御する。また、インバータ回路２２から副制御回路２４には直流電源２３の電圧情報が送出される。
【００１５】
前述の車両用空気調和装置は、電磁弁７〜１０の開閉切り換えにより、冷房、除湿冷房、暖房、除湿暖房の４つのモード運転を可能としている。また、各モード運転時には、熱負荷に応じて決定された目標回転数に基づいて圧縮機１の回転数が可変制御される。
【００１６】
冷房モードの運転は、電磁弁７及び８を閉じ、且つ、電磁弁９及び１０を開いた状態で圧縮機１及びブロアファン１７を作動させることにより実施される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁９を介して室外熱交換器２に流れ込み、室外熱交換器２から逆止弁１１、受液器１３、電磁弁１０及び温度膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込み、そして室内吸熱器３から圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ１９は全閉位置（図中の下側位置）にあって、ブロアファン１７によって吸入された空気は室内吸熱器３で冷却されて車室内に吹き出される。また、このときは室内吸熱器３の出口側温度が目標吹出温度となるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００１７】
除湿冷房モードの運転は、電磁弁８を閉じ、且つ、電磁弁７，９及び１０を開いた状態で圧縮機１及びブロアファン１７を作動させることにより実施される。圧縮機１からの吐出冷媒の一部は電磁弁９を介して室外熱交換器２に流れ込み、室外熱交換器２から逆止弁１１を介して受液器１３に流れ込み、そして受液器１３から電磁弁１０及び温度膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻る。一方、吐出冷媒の他部は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、室内放熱器４から逆止弁１２を介して受液器１３に流れ込み、そして受液器１３から電磁弁１０及び温度膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ１９は室内放熱器４の出口側温度と目標吹出温度との比率に基づいて全閉位置と全開位置（図中の上側位置）との間でその開度を制御され、ブロアファン１７によって吸入された空気は室内吸熱器３で冷却され、且つ、室内放熱器４で加温されて車室内に吹き出される。また、このときは室内吸熱器３の出口側温度が目標除湿温度となるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００１８】
暖房モードの運転は、電磁弁７及び８を開き、且つ、電磁弁９及び１０を閉じた状態で圧縮機１及びブロアファン１７を作動させることにより実施される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、室内放熱器４から逆止弁１２、受液器１３及び温度膨張弁６を介して室外熱交換器２に流れ込み、そして室外熱交換器２から電磁弁８を介して圧縮機１に戻る。このとき得ミックスダンパ１９は全開位置にあって、ブロアファン１７によって吸入された空気は室内放熱器４で加温されて車室内に吹き出される。また、このときは室内放熱器４の出口側温度が目標吹出温度となるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００１９】
除湿暖房モードの運転は、電磁弁７，８及び１０を開き、且つ、電磁弁９を閉じた状態で圧縮機１及びブロアファン１７を作動させることにより実施される。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、室内放熱器４から逆止弁１２を介して受液器１３に流れ込み、受液器１３を通過した後に分流された冷媒の一部は電磁弁１０及び温度膨張弁５を介して室内吸熱器３に流れ込み、室内吸熱器３から圧縮機１に戻る。一方、冷媒の他部は温度膨張弁６を介して室外熱交換器２に流れ込み、室外熱交換器２から電磁弁８を介して圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ１９は全開位置にあって、ブロアファン１７によって吸入された空気は室内吸熱器３で冷却され、且つ、室内放熱器４で加温されて車室内に吹き出される。また、このときは室内放熱器４の出口側温度が目標吹出温度となるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００２０】
図３は、図１及び図２に示した車両用空調装置において実行される圧縮機の起動回転数制御方法を示す。
【００２１】
例えば暖房運転の開始に際して圧縮機１を起動させるときには、まず、インバータ回路２２からの電圧情報に基づいて直流電源２３の状態を検出し、直流電源２３の状態に応じて係数αを設定すると共に、第１基準電流値Ｉ１と第２基準電流値Ｉ２を設定する（図３のステップＳ１）。ちなみに、これら係数α，第１基準電流値Ｉ１及び第２基準電流値Ｉ２は実験等によって予め定めた値を用いてもよいし、或いは、インバータ回路２２からの電圧情報等から計算によって求めるようにしてもよい。
【００２２】
次に、圧縮機起動時にモータ２１に流れる電流値Ｉｐを検出し、検出電流値ＩｐがＩ１×α以上であるか否かを判別、換言すれば、圧縮機起動時にモータ２１に流れる電流値により液圧縮の有無を判別する（図３のステップＳ２）。ちなみに、Ｉ１×αは圧縮機起動時における液圧縮の有無を判別するための第１のしきい値であり、ここでは検出電流値ＩｐがＩ１×α以上であるときに液圧縮有りと認識している。
【００２３】
圧縮機起動時にモータ２１に流れる電流値ＩｐがＩ１×α以上である場合には、即ち、液圧縮有りと判別された場合には回転数制限を開始する（図３のステップＳ３）。具体的には、電流値ＩｐがＩ１×α以上である場合にはそのときの熱負荷に応じて決定された目標回転数Ｒｔよりも低い起動回転数Ｒｓにて圧縮機１を動作させる。ちなみに、この起動回転数Ｒｓは実験等によって予め定めた値を用いてもよいし、或いは、目標回転数Ｒｔから計算によって求めるようにしてもよい。
【００２４】
回転数制限中はモータ２１に流れる電流値Ｉｐを検出し、検出電流値ＩｐがＩ２×α以上であるか否かを判別、換言すれば、回転数制限中にモータ２１に流れる電流値により液圧縮の有無を判別する（図３のステップＳ４）。ちなみに、Ｉ２×αは回転数制限中における液圧縮の有無を判別するための第２のしきい値であり、ここでは検出電流値ＩｐがＩ２×α以上であるときに液圧縮有りと認識している。
【００２５】
回転制限中にモータ２１に流れる電流値ＩｐがＩ２×α以上である場合には、即ち、液圧縮有りと判別された場合には前記の回転数制限を継続する（図３のステップＳ５）。
【００２６】
前記ステップＳ２で電流値ＩｐがＩ１×α未満である場合、また、前記ステップＳ４で電流値ＩｐがＩ２×α未満である場合には、即ち、液圧縮無しと判別された場合には前記の回転数制限を解除し（図３のステップＳ６）、そのときの熱負荷に応じて決定された目標回転数Ｒｔにて圧縮機１を動作させる（図３のステップＳ７）。
【００２７】
このように前述の車両用空気調和装置によれば、圧縮機起動時にモータ２１に流れる電流値Ｉｐにより液圧縮の有無を判別し、液圧縮有りと判別された場合には目標回転数Ｒｔよりも低い起動回転数Ｒｓにて圧縮機１を動作させることにより、液圧縮による圧縮機１等の損傷及びその危険性を回避することができる。
【００２８】
また、回転数制限中にモータ２１に流れる電流値Ｉｐにより液圧縮の有無を判別し、液圧縮無しと判別された場合には回転数制限の解除を速やかに行って目標回転数制御のループに移行させることにより、暖房運転等の立ち上がりの迅速化を図ることができる。
【００２９】
さらに、圧縮機起動時にモータ２１に流れる電流値Ｉｐにより液圧縮の有無を判別し、液圧縮無しと判別された場合には目標回転数Ｒｔにて圧縮機１を動作させるようにしているので、圧縮機起動時に不用な回転数制限が実行されることを確実に防止できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、液圧縮による圧縮機等の損傷を回避でき、しかも、暖房運転等の立ち上がりの迅速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用空調装置の構成を示す図
【図２】図１に示した圧縮機を駆動するモータの制御回路の構成を示す図
【図３】図１及び図２に示した車両用空調装置において実行される圧縮機の起動回転数制御方法を示す図
【符号の説明】
１…圧縮機、２…室外熱交換器、３…室内吸熱器、４…室内放熱器、５，６…温度膨張弁、７〜１０…電磁弁、１１，１２…逆止弁、１３…受液器、１４…温度センサ、１５…温度センサ、１６…空調ダクト、１７…ブロアファン、１８…吸入空気切換ダンパ、１９…エアミックスダンパ、２１…圧縮機用のモータ、２２…インバータ回路、２３…直流電源、２４…副制御回路、２５…主制御回路。
【図１】
0004782941.tif 000002
【図２】
0004782941.tif 000003
【図３】
0004782941.tif 000004