(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドを有し、このソレノイドに流れる電流を調整することにより動作する制御弁で圧縮機内部圧力を調整して吐出容量を制御する車両用空調装置に使用されるクラッチレス可変容量圧縮機の制御装置において、前記ソレノイドに流れる電流を調整するスイッチング素子からなるソレノイド駆動手段と、前記ソレノイドに加わる電圧を検出する電圧検出手段と、前記ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出手段とを備え、前記車両用空調装置が非作動状態で、前記ソレノイドが所定時間連続して通電オフであるとき、前記ソレノイド駆動手段を所定時間常時通電させ、そのときの前記電圧検出手段により検出された電圧値と前記電流検出手段により検出された電流値からソレノイドのコイルの抵抗値を演算し、該抵抗値から予め求められたソレノイドのコイルの抵抗値と温度との関係に基づいて圧縮機温度を算出し、該算出結果が設定値を超えた場合に前記車両用空調装置の非作動状態を解除して前記ソレノイドに通電し、前記可変容量圧縮機を作動させる制御手段を設けたことを特徴とする可変容量圧縮機の制御装置。
【請求項２】
さらに前記圧縮機の回転数に相当する物理量を検出する回転数検出手段を備え、前記車両用空調装置が非作動状態で、前記ソレノイドが所定時間連続して通電オフで、かつ、前記回転数検出手段の出力値が所定時間連続して所定値以上の場合、前記ソレノイド駆動手段を所定時間常時通電させ、そのときの前記電圧検出手段により検出された電圧値と前記電流検出手段により検出された電流値からソレノイドのコイルの抵抗値を演算し、該抵抗値から予め求められたソレノイドのコイルの抵抗値と温度との関係に基づいて圧縮機温度を算出し、該算出結果が設定値を超えた場合に前記車両用空調装置の非作動状態を解除して前記ソレノイドに通電し、前記可変容量圧縮機を作動させる制御手段を設けたことを特徴とする、請求項１の可変容量圧縮機の制御装置。
【請求項３】
さらに外気温度等の熱負荷を検出する熱負荷検出手段を備え、前記車両用空調装置が非作動状態で、前記ソレノイドが所定時間連続して通電オフで、かつ、前記熱負荷検出手段の出力値が所定時間連続して所定値以上の場合、前記ソレノイド駆動手段を所定時間常時通電させ、そのときの前記電圧検出手段により検出された電圧値と前記電流検出手段により検出された電流値からソレノイドのコイルの抵抗値を演算し、該抵抗値から予め求められたソレノイドのコイルの抵抗値と温度との関係に基づいて圧縮機温度を算出し、該算出結果が設定値を超えた場合に前記車両用空調装置の非作動状態を解除して前記ソレノイドに通電し、前記可変容量圧縮機を作動させる制御手段を設けたことを特徴とする、請求項１の可変容量圧縮機の制御装置。
【請求項４】
さらに外気温度等の熱負荷を検出する熱負荷検出手段と、前記圧縮機の回転数に相当する物理量を検出する回転数検出手段とを備え、前記車両用空調装置が非作動状態で、前記ソレノイドが所定時間連続して通電オフで、かつ、前記熱負荷検出手段と回転数検出手段の出力値がともに所定時間連続してそれぞれ所定値以上の場合、前記ソレノイド駆動手段を所定時間常時通電させ、そのときの前記電圧検出手段により検出された電圧値と前記電流検出手段により検出された電流値からソレノイドのコイルの抵抗値を演算し、該抵抗値から予め求められたソレノイドのコイルの抵抗値と温度との関係に基づいて圧縮機温度を算出し、該算出結果が設定値を超えた場合に前記車両用空調装置の非作動状態を解除して前記ソレノイドに通電し、前記可変容量圧縮機を作動させる制御手段を設けたことを特徴とする、請求項１の可変容量圧縮機の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記車両用空調装置の非作動状態を解除してから所定時間経過後に、車両用空調装置の非作動状態に復帰する、請求項１ないし４のいずれかに記載の可変容量圧縮機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用空調装置に使用され、外部信号により作動するクラッチレス可変容量圧縮機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用空調装置に使用される可変容量圧縮機においては、その過負荷運転により昇温されるハウジング等の温度をサーミスタによって検知し、その検知に基づいて圧縮機の過度の温度上昇を防止するようにした技術が知られている（たとえば、特開平１１−１５９４４９号公報）。
【０００３】
しかし、この従来技術では、空調装置の作動状態において圧縮機温度が上昇した場合の圧縮機保護については開示されているが、原動機（エンジン）からの回転駆動力をクラッチレスにて伝達し、実質的にエンジンと一体的に常時回転されるクラッチレス可変容量圧縮機においては、空調装置が非作動状態のときでも最小の吐出容量でエンジンとともに回転しており、このような状態では、上記のような従来技術では対応できない。すなわち、吐出容量最小の状態では、冷媒の循環がほとんど無く、かつ圧縮機内部の潤滑が不十分となりやすいため、この状態にて、たとえば回転数が著しく上昇されると、圧縮機温度が異常に上昇することがある。このような状態が長時間続くと、圧縮機の信頼性が損なわれ、場合によっては破損に至る危険性がある。したがって、異常な圧縮機温度上昇、とくにそのような高温状態が長時間継続することは適切に防止されなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、とくにクラッチレス可変容量圧縮機について、サーミスタ等の温度センサーを使用することなく全体として簡単な制御機構にて、圧縮機が最小容量で運転されているときの圧縮機温度上昇を検出し、過度の温度上昇が生じないようにして、温度上昇に対して圧縮機を適切に保護することが可能な、可変容量圧縮機の制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る可変容量圧縮機の制御装置は、ソレノイドを有し、このソレノイドに流れる電流を調整することにより動作する制御弁で圧縮機内部圧力を調整して吐出容量を制御する車両用空調装置に使用されるクラッチレス可変容量圧縮機の制御装置において、前記ソレノイドに流れる電流を調整するスイッチング素子からなるソレノイド駆動手段と、前記ソレノイドに加わる電圧を検出する電圧検出手段と、前記ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出手段とを備え、前記車両用空調装置が非作動状態で、前記ソレノイドが所定時間連続して通電オフであるとき、前記ソレノイド駆動手段を所定時間常時通電させ、そのときの前記電圧検出手段により検出された電圧値と前記電流検出手段により検出された電流値からソレノイドのコイルの抵抗値を演算し、該抵抗値から予め求められたソレノイドのコイルの抵抗値と温度との関係に基づいて圧縮機温度を算出し、該算出結果が設定値を超えた場合に前記車両用空調装置の非作動状態を解除して前記ソレノイドに通電し、前記可変容量圧縮機を作動させる制御手段を設けたことを特徴とするものからなる。
【０００６】
上記可変容量圧縮機の制御装置は、さらに次のような態様を採ることもできる。すなわち、さらに前記圧縮機の回転数に相当する物理量を検出する回転数検出手段を備え、前記制御手段は、車両用空調装置が非作動状態で、前記ソレノイドが所定時間連続して通電オフで、かつ、前記回転数検出手段の出力値が所定時間連続して所定値以上の場合、前記ソレノイド駆動手段を所定時間常時通電させ、そのときの前記電圧検出手段により検出された電圧値と前記電流検出手段により検出された電流値からソレノイドのコイルの抵抗値を演算し、該抵抗値から予め求められたソレノイドのコイルの抵抗値と温度との関係に基づいて圧縮機温度を算出し、該算出結果が設定値を超えた場合に前記車両用空調装置の非作動状態を解除して前記ソレノイドに通電し、前記可変容量圧縮機を作動させるように構成することができる。
【０００７】
また、上記可変容量圧縮機の制御装置がさらに外気温度等の熱負荷を検出する熱負荷検出手段を備え、前記制御手段は、車両用空調装置が非作動状態で、前記ソレノイドが所定時間連続して通電オフで、かつ、前記熱負荷検出手段の出力値が所定時間連続して所定値以上の場合、前記ソレノイド駆動手段を所定時間常時通電させ、そのときの前記電圧検出手段により検出された電圧値と前記電流検出手段により検出された電流値からソレノイドのコイルの抵抗値を演算し、該抵抗値から予め求められたソレノイドのコイルの抵抗値と温度との関係に基づいて圧縮機温度を算出し、該算出結果が設定値を超えた場合に前記車両用空調装置の非作動状態を解除して前記ソレノイドに通電し、前記可変容量圧縮機を作動させるように構成することもできる。
【０００８】
さらに、上記可変容量圧縮機の制御装置が、さらに外気温度等の熱負荷を検出する熱負荷検出手段と、前記圧縮機の回転数に相当する物理量を検出する回転数検出手段とを備え、前記制御手段は、車両用空調装置が非作動状態で、前記ソレノイドが所定時間連続して通電オフで、かつ、前記熱負荷検出手段と回転数検出手段の出力値がともに所定時間連続してそれぞれ所定値以上の場合、前記ソレノイド駆動手段を所定時間常時通電させ、そのときの前記電圧検出手段により検出された電圧値と前記電流検出手段により検出された電流値からソレノイドのコイルの抵抗値を演算し、該抵抗値から予め求められたソレノイドのコイルの抵抗値と温度との関係に基づいて圧縮機温度を算出し、該算出結果が設定値を超えた場合に前記車両用空調装置の非作動状態を解除して前記ソレノイドに通電し、前記可変容量圧縮機を作動させるように構成することもできる。
【０００９】
また、上記制御手段は、車両用空調装置の非作動状態を解除してから所定時間経過後に、車両用空調装置の非作動状態に復帰するように構成することができる。
【００１０】
このような本発明に係る可変容量圧縮機の制御装置においては、車両用空調装置が非作動状態で、可変容量圧縮機が最小容量の状態（つまり、ソレノイド通電オフの状態）が所定時間継続された場合、意図的に、ソレノイド駆動手段を所定時間常時通電させ、ソレノイドに通電させる。そして、そのときのソレノイドに加わる電圧とソレノイドに流れる電流が電圧検出手段と電流検出手段により検出されるから、これら電圧値と電流値から、そのときのソレノイドのコイルの抵抗値を演算することができる。ソレノイドのコイルの抵抗値と温度との関係を予め求めておくことにより、演算された抵抗値から予め求められた関係に基づいて圧縮機温度を算出することが可能になる。この圧縮機温度の算出結果が予め設定した設定値を超えた場合に、車両用空調装置の非作動状態を解除してソレノイドに通電し、可変容量圧縮機を作動させて冷媒を意図的に循環させることにより、圧縮機が冷却され、圧縮機内部の潤滑が十分に行われて、圧縮機の温度上昇が抑えられるとともに、十分な潤滑による円滑な作動状態が確保され、異常状態の発生が未然に防止されて圧縮機が適切に保護される。温度低下、良好な潤滑が達成された後に、車両用空調装置は非作動状態に復帰されればよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る可変容量圧縮機の制御装置の基本構成を示している。１は可変容量圧縮機の制御装置の全体を示しており、可変容量圧縮機２はクラッチレスにて車両のエンジン等の原動機からの回転駆動力により回転される。３は制御回路、４はその電源ラインを示している。
【００１２】
可変容量圧縮機２は、制御弁ソレノイド１０を有しており、その一方の端子はソレノイドに流れる電流を調整するソレノイド駆動手段１１、ソレノイドに流れる電流を検出する電流検出手段１２を介して車両電源ライン４に接続され、他方の端子はアースライン５に接続されている。電流検出手段１２は、抵抗値既知の抵抗体である。また、制御弁ソレノイド１０と並列にダイオード１３が装着されており、これによりフリーホイール回路が形成されている。ソレノイド駆動手段１１はスイッチング素子で構成され、所定の周波数でＯＮ／ＯＦＦ動作し、そのＯＮ／ＯＦＦの比率（デューティ比）を変えることにより制御弁ソレノイド１０に流れる電流を調整するものである。デューティ比０では、ソレノイド駆動手段１１は常時オープンとなり、制御弁ソレノイド１０への通電が遮断され、可変容量圧縮機２は最小容量となる。またデューティ比１００％では、ソレノイド駆動手段１１は常時導通し、制御弁ソレノイド１０へ車両電源電圧が直接印加されることになり、可変容量圧縮機１２は最大容量側に動作する。
【００１３】
制御手段１４は、空調モード各設定１５ならびに各センサー１６からの情報を受け、これにより最適な吐出容量制御を行うべくソレノイド駆動手段１１へ所定の信号（デューティ比）を出力する。上記電流検出手段１２の出力信号、ソレノイドに加わる電圧を検出する電圧検出手段１７の出力は制御手段１４に入力されている。
【００１４】
このように構成された可変容量圧縮機の制御装置の制御フローの例を図２、図３に示す。
ステップ１００〜１０４：
空調装置が非作動状態であるＯＦＦ時間（ｔ）が所定時間を経過しているか否か判定する部分である。フローがスタート（ステップ１００）し、ステップ１０１でＡ／Ｃ（空調装置）ＯＦＦ、ソレノイドＯＦＦを確認し、ステップ１０２でそのＯＦＦ時間（ｔ）を測定した後、ステップ１０３でｔ≧ｔ１が成立すると、ステップ１０４でさらに所定時間（ｔ２）を経過しているか確認する。ｔ２−ｔ１は以下で述べる圧縮機温度を演算し、所定値以上か否か判定する時間間隔を意味する。ｔ≧ｔ１、ｔ≧ｔ２が成立しない場合にはステップ１０１に戻る。
【００１５】
ステップ１０５〜１１５：
ステップ１０４でｔ≧ｔ２が成立すると、制御手段１４はデューティ比１００％をソレノイド駆動手段１１に出力し（ステップ１０５）、ソレノイド駆動手段１１は常時導通状態となるため、制御弁ソレノイド１０には電源ライン４の電圧が直接供給される。このときの電圧検出手段１７での電圧値と電流検出手段１２である抵抗体の両端電圧を測定し、メモリに格納する（ステップ１０７、１０８）。これをステップ１０６、１０９によりｉ回繰り返したらｔ＝ｔ１、ｎ＝０として（ステップ１１０、１１１）、制御弁ソレノイド１０をＯＦＦし（ステップ１１２）、かつ、ｉ回の電圧検出手段の電圧測定値を平均化してソレノイド平均電圧Ｖａｖを演算する（ステップ１１３）。また、ソレノイドピーク電流Ｉｐは、Ｖｒ１、Ｖｒ２、・・・Ｖｒｉの中の最大値を既知抵抗値Ｒで割った値として演算される（ステップ１１４）。したがって制御弁ソレノイド１０のコイル抵抗値はＲｓ＝Ｖａｖ／Ｉｐで求めることができる。ソレノイドのコイル抵抗値と温度の関係は、たとえば図４に示すような特性を有しており、この特性が予め求められていて、これからソレノイド温度（Ｔｓｏｌ）が求められる。制御弁ソレノイド１０を長い時間放置しておけば最終的にはソレノイド温度は圧縮機温度と同等になるため、通電ＯＦＦしてから比較的長い時間ｔ１以上経過した場合の圧縮機温度を、Ｔ＝ａ・Ｔｓｏｌ＋ｂとして演算する（ステップ１１５）（ａ，ｂ：定数）。
【００１６】
なお、デューティ比１００％を出力する時間はｉ回の測定時間で決まるが、この測定時間は圧縮機の吐出容量が変化（増大）しない極めて短時間に設定されている。
【００１７】
ステップ１１６〜１２３：
ステップ１１６でＴ＜Ｔｓｅｔの場合はステップ１０１に戻る。ステップ１１６でＴ≧Ｔｓｅｔが成立すると、圧縮機が異常高温であると判定し、空調装置を作動状態（Ａ／Ｃ ＯＮ）として制御弁ソレノイド１０に所定の電流を流して圧縮機を所定時間ｔ３だけ作動させ、冷媒回路に意図的に冷媒を循環させて圧縮機を冷却するとともに圧縮機内部の潤滑不足を解消する（ステップ１１７、１１８、１１９、１２０）。所定時間（ｔ３）経過したら、ＯＦＦ時間（ｔ）、ＯＮ時間（ｔｔ）をリセットして（ステップ１２１、１２２）空調装置を非作動状態（Ａ／Ｃ ＯＦＦ）に復帰させ（ステップ１２３）、ステップ１０１に戻る。空調装置が作動状態となった場合には、ステップ１２４にてＯＦＦ時間（ｔ）をリセットする。
【００１８】
このような制御においては、クラッチレス可変容量圧縮機の空調装置非作動状態での温度上昇を、温度センサーを付加することなく推定、検出することが可能になり、制御装置全体を簡素に構成できる。そして、圧縮機が設定値を超えたとき、実際に意図的に冷媒を循環させて圧縮機を冷却するとともに圧縮機内部の潤滑不足を解消するので、可変容量圧縮機の適切な保護がはかられる。
【００１９】
図５ないし図７は、本発明の別の実施態様に係る可変容量圧縮機の制御装置の制御フローを示している。これら制御フローにおける大半の部分は図２、図３に示したものと同じであるが、本発明に係る制御を行うための前提となる判定条件に、図５に示すフローではエンジン回転数（またはそれに相当する物理量）の条件を、図６に示すフローでは外気温度（等）の熱負荷の条件を、図７に示すフローではこれらの両方の条件を、それぞれ付加したものである。
【００２０】
すなわち、図５に示す制御フローにおいては、図２に示したフローのステップ１０３と１０４の間に、さらにエンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎ１以上か否かの判定を付加したものである（ステップ２００、２０１）。ステップ２０２、２０３は、ステップ２０１の条件が成立しない場合ステップ１０１に戻すためのステップである。
【００２１】
図６に示す制御フローにおいては、図２の制御フローのステップ１０３と１０４の間にさらに外気温度Ｔａｍｂが所定値Ｔ１以上か否かの判定を付加したものである（ステップ２１０、２１１）。ステップ２１２、２１３は、ステップ２１１の条件が成立しない場合ステップ１０１に戻すためのステップである。
【００２２】
図７に示す制御フローにおいては、図２の制御フローのステップ１０３と１０４の間にさらに上記外気温度とエンジン回転数が所定値以上か否かの両判定を付加したものである（ステップ２１０、２１１、２００、２０１）。
【００２３】
このように、エンジン回転数や外気温度の判定条件を付加することで、圧縮機温度をさらに精度良く推定することが可能になる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る可変容量圧縮機の制御装置によれば、圧縮機に温度センサーを付加することなく、クラッチレス可変容量圧縮機が空調装置非作動状態での圧縮機温度を適切に推定することができるようになる。そして、空調装置が所定時間非作動状態で圧縮機が過昇温した場合に、空調装置を意図的に作動状態として圧縮機を冷却し潤滑不足も解消できるため、圧縮機の破損等を防止し、圧縮機を適切に保護することができる。
【００２５】
また、ソレノイド電圧および電流検出を限られた条件に限定できるため、本来の空調装置の非作動状態を乱すことが少なくなる。さらに、空調装置を作動状態とする時間を限定するため、本来の空調装置の非作動状態を乱すことも少なくなる。
【００２６】
さらに、エンジン回転数や外気温度の判定条件を付加すれば、圧縮機温度をさらに精度良く推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る可変容量圧縮機の制御装置の基本構成を示すブロック図である。
【図２】図１の装置の制御フロー図である。
【図３】図２のフローの続きを示す制御フロー図である。
【図４】図２、図３の制御に用いるソレノイドの温度と抵抗の関係を表す特性図である。
【図５】本発明の別の実施態様に係る可変容量圧縮機の制御装置の部分制御フロー図である。
【図６】本発明のさらに別の実施態様に係る可変容量圧縮機の制御装置の部分制御フロー図である。
【図７】本発明のさらに別の実施態様に係る可変容量圧縮機の制御装置の部分制御フロー図である。
【符号の説明】
１  制御装置
２  可変容量圧縮機
３  制御回路
４  電源ライン
５  アースライン
１０  制御弁ソレノイド
１１  ソレノイド駆動手段
１２  電流検出手段
１３  ダイオード
１４  制御手段
１５  空調モード各設定
１６  各センサー
１７  電圧検出手段
【図１】
0004057805.tif 000002
【図２】
0004057805.tif 000003
【図３】
0004057805.tif 000004
【図４】
0004057805.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004057805.tif 000007
【図７】
0004057805.tif 000008