(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより駆動されるコンプレッサと、このコンプレッサで圧縮された冷媒を気化するエバポレータとから少なくとも構成された空調装置において、前記コンプレッサのコンプレッサ温度を検出する温度検出手段を設け、この温度検出手段により検出されたコンプレッサ温度と高温状態にあると判定される温度とは別に予め設定された目標コンプレッサ温度との差に基づいてコンプレッサ上限回転数を算出するとともに、任意に設定された設定温度に対応するように目標コンプレッサ回転数を算出し、前記コンプレッサ上限回転数と目標コンプレッサ回転数とを比較して、コンプレッサ上限回転数の方が低い場合には、コンプレッサ上限回転数を目標コンプレッサ回転数とする一方、コンプレッサ上限回転数の方が高い場合には、目標コンプレッサ回転数をそのまま用い車室内温度と吹き出し温度との大なる変動を防止するようにコンプレッサ駆動制御する制御手段を設けたことを特徴とする空調装置。
【請求項２】
インバータ制御されたモータにより駆動されるコンプレッサと、このコンプレッサで圧縮された冷媒を気化するエバポレータとから少なくとも構成された空調装置において、インバータのインバータ温度を検出する温度検出手段を設け、この温度検出手段により検出されたインバータ温度と高温状態にあると判定される温度とは別に予め設定された目標インバータ温度との差に基づいてコンプレッサ上限回転数を算出するとともに、任意に設定された設定温度に対応するように目標コンプレッサ回転数を算出し、前記コンプレッサ上限回転数と目標コンプレッサ回転数とを比較して、コンプレッサ上限回転数の方が低い場合には、コンプレッサ上限回転数を目標コンプレッサ回転数とする一方、コンプレッサ上限回転数の方が高い場合には、目標コンプレッサ回転数をそのまま用い車室内温度と吹き出し温度との大なる変動を防止するようにコンプレッサ駆動制御する制御手段を設けたことを特徴とする空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は空調装置に係り、特に通常の空調制御を犠牲にした過熱防止制御をすることなく、コンプレッサあるいはインバータの過熱を防止する空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両には、車室内の温度を適正状態に維持する空調装置を搭載するものがある。この空調装置は、コンプレッサと、このコンプレッサを駆動するコンプレッサ用モータと、前記コンプレッサで圧縮された冷媒を気化するエバポレータとを備えている。
【０００３】
空調装置としては、特開平８−４００５３号公報に開示されるものがある。この公報に開示される電動圧縮機の保護方法及びそれを有する装置は、電動圧縮機に内蔵されたモータの巻線の温度を連続的に検出する温度センサを設け、巻線の高温状態を検出する第１の設定と、第１の設定よりさらなる高温状態を検出する第２の設定と、巻線の低温状態を検出する第３の設定とを有し、巻線温度が第１の設定を超えたときには電動圧縮機の回転数を制限し、巻線温度が第２の設定を超えるか、または第３の設定より小さくなったときには電動圧縮機を停止させ、圧縮機の過熱によって、室温と吹出温度が大きく変動し乗員が不快になるのを防止し、同時に確実に精度良く高温状態から電動圧縮機を保護し、またヒートポンプ暖房によって圧縮機が非常に低外気温まで作動させられた場合に、液圧縮や潤滑機能不良で圧縮機が破損されるのを防止している。
【０００４】
また、特開２００１−６６００２号公報に開示されるものがある。この公報に開示される空気調和装置は、モータにより回転駆動されるコンプレッサを備えた空気調和装置において、コンプレッサから吐出される冷媒の温度及びモータの温度のいずれか一方を検出する温度検出手段を設け、温度検出手段による検出温度に基づき温度の変化率を求めて、変化率に応じてモータに供給する交流電流の周波数を補正し、より高効率的に空調を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両、例えば電気自動車に、ルームエアコンとして用いられる電動インバータ方式の空調装置を搭載した場合には、使用環境がルームエアコン用コンプレッサよりも激しくなり、常用範囲においてもコンプレッサがしばしば過熱し、コンプレッサを停止させる必要が生じる。
【０００６】
一旦、コンプレッサを停止した場合には、２〜３分間程度の間だけ経過した後にコンプレッサを起動していたが、前記電気自動車の場合には、空調する空間が少ない事や日射の影響、そして冷房の場合には直接吹き出し風を乗員に当てる事で乗員を快適状態にしているので、停止時間が室温及び乗員の快適感に与える影響が大きく、車室内温度と吹き出し温度とが大きく変動し、乗員が不快になるという不都合がある。
【０００７】
また、開示した特開平８−４００５３号公報のものにおいては、コンプレッサ（公報中の「電動圧縮機」を換言）に内蔵されたモータの巻線の温度を連続的に検出する温度センサを設け、巻線の高温状態を検出する第１の設定と、第１の設定よりさらなる高温状態を検出する第２の設定と、巻線の低温状態を検出する第３の設定とを有し、巻線温度が第１の設定を超えたときには電動圧縮機の回転数を制限し、巻線温度が第２の設定を超えるか、または第３の設定より小さくなったときには電動圧縮機を停止させるようにしている。なお、前記第３の設定は、この発明のものとは無関係であるので、説明は省略する。
【０００８】
しかし、上述の特開平８−４００５３号公報のものは、コンプレッサを停止させる頻度を低下することはできるが、コンプレッサを停止させる代わりに回転数を制限しているため、「車室内温度と吹き出し温度とが大きく変動し、乗員が不快になる」という不都合の解決にはなっていない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、モータにより駆動されるコンプレッサと、このコンプレッサで圧縮された冷媒を気化するエバポレータとから少なくとも構成された空調装置において、前記コンプレッサのコンプレッサ温度を検出する温度検出手段を設け、この温度検出手段により検出されたコンプレッサ温度と高温状態にあると判定される温度とは別に予め設定された目標コンプレッサ温度との差に基づいてコンプレッサ上限回転数を算出するとともに、任意に設定された設定温度に対応するように目標コンプレッサ回転数を算出し、前記コンプレッサ上限回転数と目標コンプレッサ回転数とを比較して、コンプレッサ上限回転数の方が低い場合には、コンプレッサ上限回転数を目標コンプレッサ回転数とする一方、コンプレッサ上限回転数の方が高い場合には、目標コンプレッサ回転数をそのまま用い車室内温度と吹き出し温度との大なる変動を防止するようにコンプレッサ駆動制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、インバータ制御されたモータにより駆動されるコンプレッサと、このコンプレッサで圧縮された冷媒を気化するエバポレータとから少なくとも構成された空調装置において、インバータのインバータ温度を検出する温度検出手段を設け、この温度検出手段により検出されたインバータ温度と高温状態にあると判定される温度とは別に予め設定された目標インバータ温度との差に基づいてコンプレッサ上限回転数を算出するとともに、任意に設定された設定温度に対応するように目標コンプレッサ回転数を算出し、前記コンプレッサ上限回転数と目標コンプレッサ回転数とを比較して、コンプレッサ上限回転数の方が低い場合には、コンプレッサ上限回転数を目標コンプレッサ回転数とする一方、コンプレッサ上限回転数の方が高い場合には、目標コンプレッサ回転数をそのまま用い車室内温度と吹き出し温度との大なる変動を防止するようにコンプレッサ駆動制御する制御手段を設けたことをを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、コンプレッサ上限回転数の方が低い場合には、制御手段によって、コンプレッサ上限回転数を目標コンプレッサ回転数としてコンプレッサ駆動制御し、通常の空調制御を犠牲にした過熱防止制御をすることなく、コンプレッサの過熱を防止し、商品力向上に貢献している。
【００１２】
また、コンプレッサ上限回転数の方が低い場合には、制御手段によって、コンプレッサ上限回転数を目標コンプレッサ回転数としてコンプレッサ駆動制御し、通常の空調制御を犠牲にした過熱防止制御をすることなく、インバータの過熱を防止し、商品力向上に貢献している。
【００１３】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図３はこの発明の実施例を示すものである。図３において、２は図示しない車両に搭載されるヒートポンプ式の空調装置である。
【００１５】
この空調装置２は、コンプレッサ４と、このコンプレッサ４を駆動するコンプレッサ用モータ６と、前記コンプレッサ４で圧縮された冷媒を気化するエバポレータ８とから少なくとも構成される。
【００１６】
つまり、前記空調装置２は、図３に示す如く、コンプレッサ４に第１路１０−１を介してコンデンサ１２を接続して設け、このコンデンサ１２に第２路１０−２を介してレシーバ１４を接続して設け、レシーバ１４に第３路１０−３を介して膨張弁１６を接続して設け、膨張弁１６に第４路１０−４を介して前記エバポレータ８を接続して設けるとともに、このエバポレータ８に第５路１０−５を介して前記コンプレッサ４を接続して設けている。
【００１７】
前記コンデンサ１２近傍に、コンデンサ用モータ１８によって駆動されるコンデンサファン２０を設け、前記コンプレッサ４には前記コンプレッサ用モータ６を接続して設けている。
【００１８】
また、前記空調装置２の制御手段（「Ａ／Ｃコントローラ」あるいは「エアコンコントローラ」ともいう）２２を設け、この制御手段２２にインバータ２４を接続して設ける。
【００１９】
このインバータ２４には、コンプレッサ４のコンプレッサ温度を検出するコンプレッサ温度センサ２６と、コンプレッサ用モータ６のコンプレッサ用モータ電流を検出するコンプレッサ用モータ電流センサ２８と、インバータ２４のインバータ温度を検出するインバータ温度センサ３０とを接続して設け、インバータ２４は、前記制御手段２２に実回転数やコンプレッサ電流、各温度等の検出信号を出力し、制御手段２２から起動指令や回転数指令を入力している。
【００２０】
更に、前記制御手段２２には、コンプレッサ４とコンデンサ１２間の第１路１０−１途中に設けられ、高圧側冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサ３２と、前記エバポレータ８のエバポレータ温度を検出するエバポレータ温度センサ３４と、前記コンデンサ用モータ１８のコンデンサ用モータ電流を検出するコンデンサ用モータ電流センサ３６と、外気温度を検出する外気温度センサ３８と、温度調節値を入力する温度調節手段４０とを接続して設ける。
【００２１】
前記制御手段２２の機能を図２に沿って説明すると、コンプレッサ温度センサ２６からのコンプレッサ温度やインバータ温度センサ３０からのインバータ温度が制御手段２２に入力されると、制御手段２２は、コンプレッサ（インバータ）温度安定制御処理Ａを行い、コンプレッサ用モータ駆動処理指令Ｂを前記インバータ２４に出力するとともに、コンデンサ用モータ駆動処理指令Ｃをコンデンサ用モータ（「ＤＣモータ」とも記載する）１８に出力する。
【００２２】
コンプレッサ用モータ駆動処理指令Ｂを入力したインバータ２４は、コンプレッサ用モータ（「センサレスブラシレスモータ」とも記載する）６に出力し、このコンプレッサ用モータ（「センサレスブラシレスモータ」とも記載する）６がコンプレッサ４を駆動し、コンプレッサ４のコンプレッサ温度を前記コンプレッサ温度センサ２６が検出する。
【００２３】
また、コンデンサ用モータ駆動処理指令Ｃを入力したコンデンサ用モータ（「ＤＣモータ」とも記載する）１８は、コンデンサファン２０を駆動する。
【００２４】
ここで、この発明の概要を説明すると、前記空調装置２は、空調用冷媒を圧縮し、コンプレッサ用モータ６の温度または後述するインバータ２４の温度を検出するセンサ（後述するコンプレッサ温度センサ２６またはインバータ温度センサ３０）を内蔵するコンプレッサ４と、インバータ２４を可変回転数にて制御するときの保護方策であり、モータ温度またはコンプレッサ温度が所定値になるようにインバータ２４でコンプレッサ用モータ６を回転数制御（例えばＰＩＤ（比例積分微分）制御）するものである。
【００２５】
前記制御手段２２は、この温度検出手段、例えばコンプレッサ温度センサ２６により検出されたコンプレッサ温度と予め設定された目標コンプレッサ温度とからコンプレッサ上限回転数を算出するとともに、任意に設定された設定温度に対応するように目標コンプレッサ回転数を算出し、前記コンプレッサ上限回転数と目標コンプレッサ回転数とを比較して、コンプレッサ上限回転数の方が低い場合には、コンプレッサ上限回転数を目標コンプレッサ回転数としてコンプレッサ駆動制御する機能を有する。
【００２６】
また、前記コンプレッサ上限回転数を算出する際に、コンプレッサ温度センサ２６により検出されたコンプレッサ温度の代わりに、インバータ温度センサ３０により検出されたインバータ温度を使用することもできる。しかし、この実施例においては、コンプレッサ温度について説明する。
【００２７】
詳述すれば、前記制御手段２２は、先ず、エバポレータ凍結防止処理条件が成立するか否かを判断している。このエバポレータ凍結防止処理条件は、エバポレータ温度が第１所定値以下になった場合に、コンプレッサ４を停止し、エバポレータ温度が第２所定値（＞第１所定値）以上になった場合に、コンプレッサ４を駆動するものである。
【００２８】
そして、上述のエバポレータ凍結防止処理条件が成立する場合には、前記制御手段２２は、コンプレッサ温度センサ２６によりコンプレッサ温度を検出し、このコンプレッサ温度と目標コンプレッサ温度との偏差によりコンプレッサ上限回転数を算出し、コンプレッサ（インバータ）温度安定制御処理Ａを行う。
【００２９】
つまり、コンプレッサ上限回転数ＮＣｔは、以下の式によって算出することが可能である。
ＮＣｔ＝Ｋｐ（ＴＣｍ−ＴＣ）＋ＫＩ∫（ＴＣｍ−ＴＣ）ｄｔ＋ＮＣｍ
Ｋｐ  ：係数
ＴＣｍ：目標コンプレッサ温度
ＴＣ  ：コンプレッサ温度
ＫＩ  ：係数
ＮＣｍ：目標コンプレッサ回転数
【００３０】
このとき、目標コンプレッサ回転数は、前記温度調節手段４０の温度調節値に対応したコンプレッサ回転数を演算したものとするとともに、目標コンプレッサ温度は、コンプレッサ４が高温状態にあると判定される温度よりも低い温度とする。
【００３１】
上述した式によって、コンプレッサ（インバータ）温度安定制御処理Ａは、演算されたコンプレッサ上限回転数よりも目標コンプレッサ回転数が高い時、つまりコンプレッサ上限回転数と目標コンプレッサ回転数とを比較して、コンプレッサ上限回転数の方が低い場合には、目標コンプレッサ回転数を制限処理する。
【００３２】
参考までに記載すると、前記制御手段２２は、コンプレッサ用モータ６の起動時に、コンプレッサ用モータ６の電機子巻線に回転磁界を発生させ、強制運転制御（オープンループ制御）を起動命令によりインバータ２４を介して実行させている。
【００３３】
また、再起動時には、電機子巻線に発生する回転磁界の周波数を制御する周波数制御処理と、電機子巻線間に印加する電圧を制御する印加電圧制御処理と、強制運転させる時間を制御する運転時間制御処理とを組み合わせている。
【００３４】
更に、前記制御手段２２は、単なる１２ＶＤＣモータからなるコンデンサ用モータ１８に直接１２Ｖを加えたりあるいは切ったりして、コンデンサファン２０を駆動させるものである。
【００３５】
次に、図１の空調装置２の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
【００３６】
この図１における空調装置２の制御用フローチャートは、図２中のコンプレッサ（インバータ）温度安定制御処理Ａを示すものである。
【００３７】
制御用プログラムがスタート（１０２）すると、前記制御手段２２が、前記温度調節手段４０から出力される温度調節値の読み込み（１０４）を行う。
【００３８】
そして、前記制御手段２２に読み込まれた温度調節値に対応するコンプレッサ回転数である目標コンプレッサ回転数の演算（１０６）を実行する。
【００３９】
また、前記制御手段２２が、コンプレッサ温度センサ２６の検出したコンプレッサ４のエバポレータ温度の読み込み（１０８）を行い、例えばコンプレッサ温度安定制御処理の演算（１１０）、つまり上述したコンプレッサ上限回転数の算出用式によって演算する。
【００４０】
この処理（１１０）の後に、目標コンプレッサ回転数がコンプレッサ上限回転数未満であるか否かの判断（１１２）を行い、この判断（１１２）がＮＯ、つまりコンプレッサ上限回転数と目標コンプレッサ回転数とを比較した際に、コンプレッサ上限回転数の方が低い場合には、コンプレッサ上限回転数を目標コンプレッサ回転数とし（１１４）、目標コンプレッサ回転数となるようにコンプレッサ駆動（１１６）を行い、制御用プログラムのリターン（１１８）に移行する。
【００４１】
更に、目標コンプレッサ回転数がコンプレッサ上限回転数未満であるか否かの判断（１１２）がＹＥＳの場合には、コンプレッサ上限回転数を勘案せずに、目標コンプレッサ回転数となるようにコンプレッサ駆動（１１６）を行い、制御用プログラムのリターン（１１８）に移行する。
【００４２】
これにより、温度検出手段としてコンプレッサ温度センサ２６を使用することによって、通常の空調制御を犠牲にした過熱防止制御をすることなく、コンプレッサ４の過熱を防止することができ、商品力向上に貢献し得る。
【００４３】
また、温度検出手段としてインバータ温度センサ３０を使用すれば、通常の空調制御を犠牲にした過熱防止制御をすることなく、インバータ２４の過熱を防止することができ、商品力向上に貢献し得る。
【００４４】
更に、過熱防止処理による車室内温度と吹き出し温度との大なる変動を防止することができることにより、乗員に不快感を与えるおそれがなく、実用上有利である。
【００４５】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００４６】
例えば、この発明の実施例においては、制御手段によってコンプレッサ上限回転数と目標コンプレッサ回転数とを比較し、コンプレッサ上限回転数の方が高い場合には、目標コンプレッサ回転数を使用してコンプレッサ駆動制御するとともに、逆にコンプレッサ上限回転数の方が低い場合には、コンプレッサ上限回転数を目標コンプレッサ回転数としてコンプレッサ駆動制御する構成としたが、目標コンプレッサ回転数がコンプレッサ上限回転数に近づくに連れて目標コンプレッサ回転数を徐々に小となるように補正する特別構成とすることも可能である。
【００４７】
すなわち、目標コンプレッサ回転数がコンプレッサ上限回転数に近づくに連れて目標コンプレッサ回転数を徐々に小となるように補正する機能を制御手段に付加して設け、極力コンプレッサ上限回転数を使用せずに、目標コンプレッサ回転数のみでコンプレッサ駆動制御を行うものである。
【００４８】
さすれば、前記制御手段による補正によって、コンプレッサ（あるいはインバータ）の動作状態が徐々に弱くなり、吹き出し温度が少々変化しても、乗員の慣性によって乗員に不快感を与えてしまうという状況にはさほど影響がなく、コンプレッサ（あるいはインバータ）の負担を軽減し得て、コンプレッサ（あるいはインバータ）の使用寿命を長くすることができるとともに、燃費の向上に寄与し得て、経済的に有利である。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、通常の空調制御を犠牲にした過熱防止制御をすることなく、コンプレッサの過熱を防止することができ、商品力向上に貢献し得る。
【００５０】
また、通常の空調制御を犠牲にした過熱防止制御をすることなく、インバータの過熱を防止することができ、商品力向上に貢献し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例を示す空調装置の制御用フローチャートである。
【図２】空調装置のブロック図である。
【図３】空調装置の概略構成図である。
【符号の説明】
２  空調装置
４  コンプレッサ
６  コンプレッサ用モータ
８  エバポレータ
１２  コンデンサ
１４  レシーバ
１６  膨張弁
１８  コンデンサ用モータ
２０  コンデンサファン
２２  制御手段
２４  インバータ
２６  コンプレッサ温度センサ
２８  コンプレッサ用モータ電流センサ
３０  インバータ温度センサ
３２  冷媒圧力センサ
３４  エバポレータ温度センサ
３６  コンデンサ用モータ電流センサ
３８  外気温度センサ
４０  温度調節手段
Ａ  コンプレッサ（インバータ）温度安定制御処理
Ｂ  コンプレッサ用モータ駆動処理指令
Ｃ  コンデンサ用モータ駆動処理指令
【図１】
0004131318.tif 000002
【図２】
0004131318.tif 000003
【図３】
0004131318.tif 000004