(57)【要約】【課題】圧縮機の回転を検出するための専用のセンサを設けることなく、圧縮機のロックを検出する。【解決手段】駆動源１１からの動力により駆動され、冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機２と、駆動源１１から圧縮機２への動力伝達を断続する動力伝達断続機構９、１３と、動力伝達断続機構９、１３の作動を制御する断続制御手段３０と、サイクル内を循環する冷媒の流量を検出する流量検出手段３６とを備える冷凍サイクル装置において、圧縮機２がロックしているか否かを判定するロック判定手段３０を備え、ロック判定手段３０は、断続制御手段３０が駆動源１１から圧縮機２へ動力が伝達されるように動力伝達断続機構９、１３を制御している場合であって、流量検出手段３６の検出値が、予め設定された微小流量を下回った場合に、圧縮機２がロックしていると判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源（１１）からの動力により駆動され、冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機（２）と、
前記駆動源（１１）から前記圧縮機（２）への動力伝達を断続する動力伝達断続機構（９、１３）と、
前記動力伝達断続機構（９、１３）の作動を制御する断続制御手段（３０）と、
サイクル内を循環する冷媒の流量を検出する流量検出手段（３６）とを備える冷凍サイクル装置において、
前記圧縮機（２）がロックしているか否かを判定するロック判定手段（３０）を備え、
前記ロック判定手段（３０）は、前記断続制御手段（３０）が前記駆動源（１１）から前記圧縮機（２）へ動力が伝達されるように前記動力伝達断続機構（９、１３）を制御している際に、前記流量検出手段（３６）の検出値が、予め微小流量に設定された設定値を下回った場合に、前記圧縮機（２）がロックしていると判定することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記断続機構制御（３０）は、前記ロック判定手段（３０）により前記圧縮機（２）がロックしていると判定された場合に、前記駆動源（１１）から前記圧縮機（２）へ動力を伝達しないように前記動力伝達断続機構（９、１６）を制御することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より車両空調用の冷凍サイクル装置では、車両エンジン等の駆動源からの動力により駆動される圧縮機が採用されている。この種の圧縮機では、例えば、圧縮機の可動部（摺動部）が焼き付きを起こし、圧縮機がロックした状態で駆動源から動力が伝達されると、駆動源から圧縮機に動力を伝達するベルト等を損傷する恐れがある。そこで、圧縮機がロックした状態か否かを判定するために、圧縮機の回転を検出する回転検出センサを設ける構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１０１６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、圧縮機の回転を検出するために専用の回転検出センサを設けているため、圧縮機の構造が複雑になるとともに、圧縮機を構成する部品点数が増大し、製造原価上昇を招いてしまう。
【０００４】
本発明は、上記点に鑑み、圧縮機の回転を検出するための専用のセンサを設けることなく、圧縮機のロックを検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、駆動源（１１）からの動力により駆動され、冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機（２）と、駆動源（１１）から圧縮機（２）への動力伝達を断続する動力伝達断続機構（９、１３）と、動力伝達断続機構（９、１３）の作動を制御する断続制御手段（３０）と、サイクル内を循環する冷媒の流量を検出する流量検出手段（３６）とを備える冷凍サイクル装置において、圧縮機（２）がロックしているか否かを判定するロック判定手段（３０）を備え、ロック判定手段（３０）は、断続制御手段（３０）が駆動源（１１）から圧縮機（２）へ動力が伝達されるように動力伝達断続機構（９、１３）を制御している際に、流量検出手段（３６）の検出値が、予め微小流量に設定された設定値を下回った場合に、圧縮機（２）がロックしていると判定することを特徴としている。
【０００６】
このように、圧縮機（２）の駆動トルクを推定するために設けられていた既存の流量検出手段（３６）によって、動力伝達機構（９、１６）を介して駆動源（１１）から圧縮機（２）への動力が伝達されているときの冷媒流量を検出し、その冷媒流量が、予め設定された微小流量を下回った場合に、圧縮機（２）がロックしていると判定することができる。
【０００７】
すなわち、圧縮機の回転を検出する専用のセンサを設けることなく、既存の冷媒流量検出手段（３６）の検出値に基づいて、圧縮機（２）がロックしているか否かを判定することができる。従って、圧縮機の回転を検出するための回転検出センサを備える圧縮機の構成に比べて、圧縮機（２）を簡素な構成とすることができ、製造原価の上昇も抑制することができる。なお、「微小流量」とは、駆動源（１１）から圧縮機（２）へ動力伝達されるとともに、圧縮機（２）がロックしていない場合に検出される冷媒流量の８０％以下に相当する流量である。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の発明において、断続機構制御（３０）は、ロック判定手段（３０）により圧縮機（２）がロックしていると判定された場合に、駆動源（１１）から圧縮機（２）へ動力を伝達しないように動力伝達断続機構（９、１６）を制御することができる。
【０００９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態は、車両用空調装置に本発明の冷凍サイクル装置を適用したものである。ここで、図１は、車両用空調装置に適用された冷凍サイクル装置の全体構成図である。
【００１１】
車両用空調装置の一部を構成する冷凍サイクル装置１は、エンジンルーム内に配置され、圧縮機２を有して構成されている。圧縮機２は、冷凍サイクル装置１において、後述する蒸発器６下流側の冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものであり、電磁クラッチ９およびベルト機構１０を介してエンジン１１から駆動力が伝達されて回転駆動される。なお、圧縮機２の概略構成については後述する。
【００１２】
圧縮機２の吐出側は、凝縮器３入口側に接続されている。この凝縮器３は、エンジンルーム内にてエンジン１１と車両フロントグリル（図示せず）との間に配置されており、圧縮機２から吐出された冷媒と送風ファン（図示せず）により送風された外気とを熱交換させて、冷媒を冷却する放熱器である。
【００１３】
凝縮器３の出口側は、気液分離器４の入口側に接続されている。気液分離器４は、凝縮器３で冷却された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するものである。
【００１４】
気液分離器４の液相冷媒出口側は、膨張弁５に接続されている。膨張弁５は、気液分離器４で分離された液相冷媒を減圧膨張させるとともに、膨張弁５出口側から流出する冷媒の流量を調整するものである。
【００１５】
具体的には、膨張弁５は、圧縮機２と後述する蒸発器６間の冷媒温度を検出する感温筒５ａを有しており、圧縮機２に吸入される冷媒の温度と圧力とに基づいて圧縮機吸入側冷媒の過熱度を検出し、この過熱度が予め設定された所定過熱度となるように弁開度を調整している。
【００１６】
膨張弁５の下流側は、蒸発器６に接続されている。蒸発器６は、空調ユニットの空調ケース７内に配置されており、膨張弁５にて減圧膨張された冷媒と空調ケース７内に配置された送風ファン１２によって送風された送風空気とを熱交換させる熱交換器である。
【００１７】
ここで、空調ケース７に設けられた周知の内外気切替箱（図示せず）から吸入された車室内の空気（内気）または車室外の空気（外気）が送風ファン１２により空調ケース７内を車室内へ向かって送風される。この送風空気は、蒸発器６を通過した後に、ヒータユニット（図示せず）を通過して吹出口から車室内に吹き出すようになっている。
【００１８】
さらに、空調ケース７の空気流れ下流端には、図示しない車室内乗員の上半身に空気を吹き出すフェイス吹出口、車室内乗員の足元に空気を吹き出すフット吹出口、フロントガラス内面に空気を吹き出すデフロスタ吹出口が形成され、これらの吹出口を切替開閉する開閉ドア（図示せず）が備えられている。
【００１９】
蒸発器６の冷媒流れ下流側は、圧縮機２の後述する吸入口２１と接続されており、蒸発後の冷媒は再び圧縮機２に流入する。このように、冷凍サイクル装置１では、圧縮機２→凝縮器３→気液分離器４→膨張弁５→蒸発器６→圧縮機２の順で冷媒が循環する。
【００２０】
次に、本実施形態の制御装置３０の概要について説明する。制御装置３０は、空調制御部（エアコンＥＣＵ）３０ａ、エンジン制御部（エンジンＥＣＵ）３０ｂを有して構成されている。空調制御部３０ａは、エンジン制御部３０ｂに接続されており、これらの両制御部３０ａ、３０ｂは、相互間で信号を入出力できるようになっている。
【００２１】
まず、本実施形態の空調制御装置３０ａの概要を説明すると、空調制御装置３０ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータおよびその周辺回路から構成される。
【００２２】
ここで、空調制御部３０ａは、空調用センサ群３１〜３６からのセンサ検出信号、車室内前部の計器盤付近に配置される操作パネル３７に設けられた各種操作スイッチからの操作信号に基づいて、車両用空調装置の総合的な制御を行なう。また、空調制御部３０ａは、マイクロコンピュータのＲＯＭ内に空調制御機器の制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算処理を行う。
【００２３】
センサ群としては、具体的に、外気温を検出する外気センサ３１、内気温を検出する内気センサ３２、車室内に入射する日射量を検出する日射センサ３３、蒸発器６の熱交換フィンの温度を検出する蒸発器温度センサ３４、圧縮機２から吐出される吐出冷媒の圧力（高圧圧力）を検出する高圧圧力センサ３５、圧縮機２から吐出される吐出冷媒流量Ｇｒを検出する流量検出手段を構成する流量センサ３６等が設けられている。
【００２４】
ここで、本実施形態の蒸発器温度センサ３４は、実際の蒸発器６における冷媒蒸発温度に相当する温度を検出するものである。従って、蒸発器温度センサ３４の代わりに、蒸発器６から吹き出した空気の温度を検出する吹出空気温度センサを用いてもよい。なお、流量センサ３６については後述する。
【００２５】
操作パネル３７に設けられた各種操作スイッチ（図示せず）としては、具体的に、圧縮機２の作動指令信号を出すエアコンスイッチ、空調自動制御状態の指令信号を出すオートスイッチ、車室内温度を設定する温度設定手段をなす温度設定スイッチ等が設けられている。
【００２６】
次に、空調制御部３０ａの出力側には、電磁クラッチ９、送風ファン１２、各吹出口を開閉する開閉ドアを駆動するサーボモータ等の電気式アクチュエータが接続され、これらの空調制御機器の作動が空調制御部３０ａの出力信号により制御される。
【００２７】
ここで、電磁クラッチ９は、具体的に、リレー１３によって通電が断続されるようになっている。リレー１３は、空調制御部３０ａに接続されている。空調制御部３０ａからの制御信号に基づいて電磁クラッチ９に通電されると、電磁クラッチ９が接続状態になって、圧縮機２にエンジン１１の動力が伝達されて圧縮機２が運転状態となる。
【００２８】
一方、電磁クラッチ９の通電が遮断されると、電磁クラッチ９が遮断状態になって圧縮機２が停止する。なお、電磁クラッチ９およびリレー１３が、本発明の動力伝達断続機構に相当し、制御装置３０が、本発明の断続制御手段に相当している。
【００２９】
次に、本実施形態のエンジン制御部３０ｂの概要を説明すると、エンジン制御部３０ｂは、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータおよびその周辺回路から構成される。
【００３０】
エンジン制御部３０ｂは、周知のごとく車両エンジン１１の運転状況等を検出するエンジン用センサ群（図示せず）からのセンサ検出信号、流量センサ３６で検出されるサイクル内の冷媒流量Ｇｒに基づいて推定される圧縮機２の駆動トルクＴｒｋ等に基づいて、車両エンジン１１への燃料噴射量、点火時期等を最適値に制御するものである。
【００３１】
エンジン制御装置３０ｂは、マイクロコンピュータのＲＯＭ内に圧縮機２の駆動トルクＴｒｋを推定するための演算プログラム、スロットル弁（図示せず）等の制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算処理を行う。
【００３２】
ここで、エンジン制御部３０ｂで行なう圧縮機２の駆動トルクＴｒｋは、例えば、下記数式Ｆ１、Ｆ２により推定（算出）される。
Ｌ＝［（ｎ／ｎ−１）×Ｐｄ×Ｇｒ×｛１−（Ｐｄ／Ｐｓ）（１−ｎ／ｎ）｝］／ηａｄ…（Ｆ１）
Ｔｒｋ＝（６０／２πＮｃ）×Ｌ…（Ｆ２）
数式Ｆ１は、一般的に圧縮機２の消費動力Ｌを算出するために用いられる式であり、ｎは断熱指数、Ｐｓ、Ｐｄは冷凍サイクル１が通常運転をしている場合の低圧圧力（Ｐｓ）、高圧圧力（Ｐｄ）の代表値、Ｇｒは圧縮機吐出側の気相状態の冷媒流量である。また、Ｎｃは圧縮機回転数、ηａｄは圧縮機２の圧縮効率である。ここで、圧縮機回転数Ｎｃはエンジン回転数にプーリ比を乗ずることで算出することができる。
【００３３】
エンジン制御部３０ｂでは、算出した圧縮機の駆動トルクＴｒｋ等に基づいて、適切なエンジン制御を行う。なお、流量センサ３６で検出される冷媒流量Ｇｒに基づいて圧縮機２の駆動トルクを推定する方法は、上記方法に限定されるものではなく、他の方法でも推定してもよい。
【００３４】
次に、本実施形態の圧縮機２の概略構成を図２に基づいて説明する。ここで、図２は、圧縮機２の概略構成を示す概略構成図である。本実施形態の圧縮機２は、周知の固定容量型圧縮機を用いており、具体的には、スクロール型圧縮機、ベーン型圧縮機等の各種圧縮機構を採用できる。
【００３５】
図２に示すように、圧縮機２は、蒸発器６下流側の冷媒を吸入する吸入口２１と、圧縮室２３で圧縮された冷媒を吐出する吐出口２２を有するハウジング２０を備えている。
【００３６】
ハウジング２０内には、吸入口２１と圧縮室２３とを接続する吸入通路２４、および圧縮室２３と吐出口２２を接続する吐出通路２５が設けられている。蒸発器６から吸入された冷媒は、吸入通路２４を通過して圧縮室２３に流入し、圧縮室２３で圧縮され、吐出通路２５を通過して凝縮器３に流出する。
【００３７】
圧縮室２３と吐出口２２の間の吐出通路２５には、圧縮機２の冷媒吐出流量を検出する流量センサ３６が設けられている。流量センサ３６は、吐出通路２５において吐出冷媒に圧力損失（前後差圧）を発生させる絞り部３６ａと、絞り部３６ａの前後差圧により圧縮機２の吐出冷媒の流量を検出する流量検出部３６ｂ等を有して構成されている。
【００３８】
つまり、本実施形態では、流量センサ３６として差圧式流量センサを採用している。ここで、圧縮室２３と絞り部３６ａとの間で吐出通路２５から分岐するように形成された上流側冷媒通路２６、及び、絞り部３６ａと吐出口２２との間で吐出通路２５から分岐するように形成された下流側冷媒通路２７が、流量検出部３６ｂに接続されている。
【００３９】
なお、流量センサ３６の流量検出部３６ｂの構成としては、例えば、特開２００７−２１１７０３号公報等に記載の流量検出装置の構成を採用することができる。
【００４０】
以下、簡単に説明すると、流量検出部３６ｂの構成は、圧縮機２のハウジング２０内部の収納室（図示せず）内に収納され、冷媒の流量変化に応じた絞り部３６ａの前後差圧により移動するスプール（図示せず）と、スプールを絞り部３６ａの前後差圧に対向する方向に付勢するスプリング（図示せず）と、スプールに取り付けられた磁石（図示せず）と、ハウジング２０の外方に磁石と対向するように配設された磁気センサ（図示せず）とで構成される。
【００４１】
磁気センサの検出値は、エアコン制御部３０ａに出力され、エアコン制御部３０ａのＲＯＭ等に記憶された制御マップにより、圧縮機２の吐出冷媒流量Ｇｒを検出する。なお、制御マップは、磁気センサの検出値と圧縮機２の吐出冷媒流量Ｇｒとを関連付けたもので、予め実験等で得られた情報に基づいている。
【００４２】
次に、本実施形態において、制御装置３０が実行する制御処理を図３に基づいて説明する。図３は、圧縮機のロック判定制御のフローチャートを示している。
【００４３】
電気制御装置３０が実行するロック判定制御は、車両エンジン１１のイグニッションスイッチ（図示せず）が投入され、制御装置３０にバッテリ（図示せず）から電源供給された状態で、空調操作スイッチ３７からの操作信号に応答してスタートする。
【００４４】
まず、ステップＳ１０で、エアコンスイッチ３７ａがＯＮされたか否かを判定する。ここで、電磁クラッチ９は、エアコンスイッチ３７ａがＯＮされることで、リレー１３を介して通電されて接続状態になる。
【００４５】
ステップＳ１０で、エアコンスイッチがＯＮされたと判定された場合には、ステップＳ２０に進み、流量センサ３６で圧縮機２の吐出冷媒流量Ｇｒを検出する。
【００４６】
そして、ステップＳ３０で、検出された冷媒流量Ｇｒが、予め微小流量に設定された設定値を下回っているか否かを判定する（ロック判定手段）。なお、設定値は、エンジン１１から圧縮機２へ動力伝達されるとともに、圧縮機２がロックしていない場合に検出される冷媒流量の８０％以下に設定される。例えば、微小流量＝０（ｍ３／ｈ）に設定されている。
【００４７】
ステップＳ３０で、流量センサ３６で検出された冷媒流量Ｇｒが所定の微小流量を下回っていると判定された場合は、圧縮機２がロックしていると判断できる。そのため、ステップＳ４０に進み、リレー１３を介して電磁クラッチ９の通電を遮断（電磁クラッチＯＦＦ）する。
【００４８】
ここで、ステップＳ３０で、流量センサ３６で検出された冷媒流量Ｇｒが所定の微小流量を下回っていないと判定された場合は、圧縮機２がロックしていないと判断できるため、ロック判定手段を終了する。なお、ステップＳ３０で、流量センサ３６で検出された冷媒流量Ｇｒが所定の微小流量を下回っていないと判定された場合に、ステップＳ２０に戻り、ステップＳ３０のロック判定を繰り替えしてもよい。
【００４９】
以上説明したように、圧縮機２の駆動トルクＴｒｋを推定するために設けられていた既存の流量センサ３６によって、電磁クラッチ９が通電により接続され、エンジン１１から圧縮機２へ動力伝達されているときの冷媒流量Ｇｒを検出することができるため、その冷媒流量Ｇｒに基づいて、圧縮機２がロックしていると判定することができる。
【００５０】
すなわち、圧縮機の回転を検出する専用のセンサを設けることなく、圧縮機２の駆動トルクＴｒｋを推定するために設けられていた流量センサ３６の検出値に基づいて、圧縮機２がロックしているか否かを判定することができる。従って、従来の構成に比べて、圧縮機２を簡素な構成とすることができ、製造原価の上昇も抑制することができる。
【００５１】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
【００５２】
（１）上述の実施形態では、図３に示すように、流量センサ３６を圧縮機２の吐出側に設ける例について説明したが、サイクル内を循環する冷媒流量Ｇｒを検出するものであり、流量センサ３６における流量検出位置は、圧縮機２の冷媒吐出側に限定されるものではなく、サイクル内のいずれの場所に配置してもよい。
【００５３】
上述の実施形態では、流量センサ３６として、絞り部３６ａの前後差圧等に基づいて冷媒流量Ｇｒを検出する差圧式流量センサを採用した例を説明しているが、流量センサ２６の形式はこれに限定されない。例えば、熱線式流量センサのような、質量流量センサを採用してもよい。
【００５４】
（２）上述の実施形態では、圧縮機２として固定容量圧縮機２を採用した例について説明したが、これに限定されない。例えば、圧縮機２に吐出容量が変更可能な可変容量型圧縮機を採用してもよい。
【００５５】
（３）上述の実施形態では、電磁クラッチ９、リレー１３で構成され、エアコン制御部３０ａにより制御される動力伝達断続機構により、圧縮機２とエンジン１１とを断続する例について説明したが、エアコン制御部３０ａにより制御される構成であれば他の構成からなる動力伝達断続機構であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施形態に係る車両用空調装置に適用された冷凍サイクル装置の全体構成図である。
【図２】実施形態に係る圧縮機の概略構成図である。
【図３】実施形態に係る圧縮機のロック判定制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
２    圧縮機
９    電磁クラッチ
１１  駆動源
１３  リレー
３０  電気制御装置
３６  流量センサ
【図１】
2009299610.tif 000003
【図２】
2009299610.tif 000004
【図３】
2009299610.tif 000005