JP2000088366A - 空調装置及びポンプ装置 - Google Patents
空調装置及びポンプ装置Info
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Abstract
て効率良く制御する。 【解決手段】 電動モータ120の実トルクが最大トル
クとなるように吐出容量を増大させるととともに、目標
空調能力となるように、電動モータ120の回転数を制
御する。これにより、電動モータ120の大型化を招く
ことなく、ポンプ効率を高く維持した状態で空調装置を
稼働させることができる。
Description
気の調和を図る空調装置に関するもので、車両用空調装
置に適用して有効である。
エンジン(内燃機関)から駆動力を得て圧縮機を稼働さ
せているので、必要とする空調能力(以下、必要とする
空調能力を単に空調能力と呼ぶ。)に応じて圧縮機の回
転数を制御することはできない。
構を圧縮機に内蔵し、空調能力に応じて吐出容量を変化
させる車両用空調装置が実施されている。なお、空調能
力とは、冷房運転時にあっては、蒸発器での冷凍能力を
言い、ヒートポンプを用いた暖房運転時にあっては、凝
縮器(放熱器)の放熱能力を言う。
待ち等の車両停止時にエンジンを停止することにより排
気ガスの低減及び燃費向上を図った車両、又は走行用の
電動モータとエンジンとを切換運転することにより排気
ガスの低減及び燃費向上を図った車両(ハイブリット車
両)等が研究されている。
車両用空調装置においても、電動モータによって圧縮機
を駆動制御することが研究されている(特開平6−22
724号公報等)。本発明は、上記点に鑑み、可変容量
機構を有する圧縮機等のポンプ機構を電動モータにて効
率良く制御することを目的とする。
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項1に
記載の発明では、電動モータ(120)に実際に発生す
るトルクが、電動モータ(120)が発生し得る最大ト
ルクとなるように、圧縮機(110)の吐出容量を変化
させるとともに、空調能力決定手段(S110)によっ
て決定された空調能力が得られるように、電動モータ
(120)の回転数を制御することを特徴とする。
態で圧縮機(110)を稼働させることができるので、
後述するように、電動モータ(120)の大型化を招く
ことなく、空調装置を効率良く制御することができる。
請求項2に記載の発明では、電動モータ部(120)に
実際に発生するトルクが、電動モータ部(120)が発
生し得る最大トルクとなるように、吐出容量を変化させ
ることを特徴とする特徴とする。
に、電動モータ(120)の大型化を招くことなく、ポ
ンプ装置を効率良く制御することができる。請求項3に
記載の発明では、電動モータ部(120)に実際に発生
するトルクが、電動モータ部(120)が発生し得る最
大トルクとなるように、吐出容量を変化させるととも
に、ポンプ部(Cp)の仕事量が、ポンプ部(Cp)で
必要とされる必要仕事量となるように、電動モータ部
(120)の回転数を制御することを特徴とする。
に、電動モータ(120)の大型化を招くことなく、ポ
ンプ装置を効率良く制御することができる。因みに、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一例である。
本発明に係る車両用空調装置を、走行用電動モータMと
走行用エンジン(内燃機関)Eとを有するハイブリット
車両に適用したものであって、図1は本実施形態に係る
空調装置の模式図である。
0と圧縮機110を駆動する電動モータ(以下、モータ
と呼ぶ。)120とが一体となった電動コンプレッサで
あり、この電動コンプレッサ100は、図2に示すよう
に、電磁クラッチMgを介してエンジンEによって駆動
される場合とモータ120によって駆動され場合とを切
り換えることができる、いわゆるハイブリット型の電動
コンプレッサである。
してピストン112を往復運動させて冷媒を吸入圧縮す
る斜板型の圧縮機構Cpと、斜板111の傾き角を変化
させることにより、ピストン112の行程(ストロー
ク)を変化させて圧縮機110(圧縮機構Cp)の吐出
容量を変化させる可変容量機構Vcとを有するものであ
る。
1が回転する空間(斜板室)113内の圧力変化に連動
して変化し、本実施形態では、斜板室113と圧縮機1
10(圧縮機構Cp)の吸入側との連通状態、及び斜板
室113と圧縮機110(圧縮機構Cp)の吐出側との
連通状態を制御することにより斜板室113内の圧力を
制御している。
縮機構Cp)から流出する高圧冷媒を凝縮させて凝縮熱
を放熱する凝縮器(放熱器)であり、300は凝縮器2
00から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離す
るとともに、余剰液相冷媒を蓄えるレシーバ(受液器)
である。400はレシーバ300から流出する冷媒を減
圧する膨張弁(減圧器)であり、この膨張弁400は、
圧縮機110の吸入側での冷媒過熱度が所定値となるよ
うに開度を調節する、いわゆる温度式膨張弁である。
冷媒を蒸発させて、冷媒に蒸発熱を吸収させる蒸発器で
あり、この蒸発器500で吸熱した熱量が冷凍能力(冷
房能力)となる。ところで、モータ120、可変容量機
構Vc(斜板室113内圧力)を制御する制御バルブ
(図示せず)及び電磁クラッチMgは、電子制御装置
(ECU)600によって制御されており、このECU
600には、室外温度を検出する外気温センサ、室内温
度を検出する内気温センサや日射量を検出する日射セン
サ等の空調センサ610の検出値、乗員が希望する室内
温度を設定する温度設定手段620の設定値、及び圧縮
機110(モータ120)の回転数を検出する回転セン
サ630の検出値が入力されている。
ているときであって、エンジンEが稼働しているときに
は、電磁クラッチMgに通電されてエンジンEの駆動力
が圧縮機110(圧縮機構Cp)に伝達され、圧縮機1
10が稼働する。
の設定値から必要とする空調能力(冷凍能力)を決定
(算出)し、その決定した空調能力となるように、可変
容量機構Vc(制御バルブ)を作動させて吐出容量を変
化させる。ここで、空調能力、すなわち蒸発器500で
の冷凍能力は、蒸発器500を流通する冷媒の質量流量
の増加に応じて増大するものである。したがって、空調
能力が大きいときには、吐出容量を増大させ、一方、空
調能力が小さいときには、吐出容量を減少させる。
動する場合には、圧縮機110の回転数は制御すること
ができないので、完全に、算出した空調能力となるよう
に車両用空調装置を制御することは困難である。 2.エンジンEが停止しているとき 車両用空調装置の始動スイッチが投入されているときで
あって、エンジンEが停止しているときには、電磁クラ
ッチMgへの通電を遮断し、圧縮機110とエンジンE
との間での駆動力の伝達を遮断するとともに、モータ1
20へ通電して電動モータ120により圧縮機110を
稼働させる。
に実際に発生する実トルクが、モータ120が発生し得
る最大トルクとなるように、可変容量機構Vcを作動さ
せて吐出容量を変化させるとともに、空調センサ610
及び温度設定手段620の設定値から決定した空調能力
(必要仕事量)となるように、モータ120の回転数を
制御する。
ルクはモータ120の電流値から判定しており、最大ト
ルクか否かは、最大トルクに対応する電流値か否かによ
って判定している。因みに、図3はモータ120の制御
の概略を示すフローチャートであり、以下、図3につい
て説明する。
620の設定値を読み込むとともに(S100)、これ
らの読込値から空調能力(以下、この空調能力を目標空
調能力と呼ぶ。)を決定する(S110)。次に、現在
の可変容量機構Vc(制御バルブ)の状態、及び現在の
モータ120の電流値から現在発揮している空調能力
(以下、この空調能力を現在空調能力と呼ぶ。)を把握
するとともに、目標空調能力と現在空調能力とを比較す
る(S120)。
等しい場合には、S100に戻り、目標空調能力が現在
空調能力より小さい場合には、モータ120が実際に発
生するトルク、つまり圧縮機110の駆動トルクが、モ
ータ120の最大トルクとなるまで、圧縮機110の吐
出容量を増大させるとともに、目標空調能力となるよう
にモータ120(圧縮機110)の回転数を低下させ
(S130)、その後、S100に戻る。
っているときは、吐出容量は変化させないで、モータ1
20の回転数のみ低下させる。一方、目標空調能力が現
在空調能力より大きい場合には、モータ120が実際に
発生するトルクがモータ120の最大トルクとなるま
で、圧縮機110の吐出容量を増大させるとともに、目
標空調能力となるようにモータ120の回転数を増大さ
せる(S140)、その後、S100に戻る。
っているときは、吐出容量は変化させないで、モータ1
20の回転数のみ増大させる。次に、本実施形態の特徴
を述べる。空調能力(蒸発器500での冷凍能力)は、
圧縮機110のポンプ仕事の増大に応じて増大するの
で、空調能力を増大させるには、圧縮機110のポンプ
仕事を増大させる必要がある。
容量V及び圧縮機110(モータ120)の回転数nの
積(P・V・n)であるので、空調能力はポンプ仕事の
関数となり、空調能力を増大させるには、吐出圧P、吐
出容量V及び圧縮機110の回転数nのいずれかを増大
させればよい。ところで、吐出圧Pは、圧縮機110の
吐出側に接続される負荷、具体的には、膨張弁400で
圧力損失(抵抗)によって決定するので、圧縮機110
側では制御することができない。したがって、空調能力
の制御は、吐出容量V及び圧縮機110の回転数nを制
御することによって行われる。
図4(a)に示すように、吐出容量が大きくなるほど高
くなるので、圧縮機110を効率良く稼働させるには、
吐出容量をできるだけ大きくした状態で圧縮機110を
稼働させることが望ましい。一方、圧縮機110の駆動
トルクは、冷媒(流体)を圧縮吐出する際の圧縮反力に
略比例して増大するので、吐出容量が大きくなるほど、
大きくなる。
って駆動されているので、ポンプ効率ηpを向上させる
べく、単純に吐出容量を大きくさせると、圧縮機110
の駆動トルクがモータ120の最大トルクを上回り、モ
ータ120が脱調してしまい、モータ120を制御する
ことができないという問題が発生してしまう。なお、こ
の問題に対しては、モータ120の最大トルクを十分に
大きくすれば、モータ120の脱調を防止することがで
きるものの、モータ120が大型化してしまうという問
題が新たに発生する。
タ120の実トルクが最大トルクとなるように吐出容量
を変化させれば、モータ120が脱調しない程度まで、
吐出容量を増大させることができるので、モータ120
の大型化を招くことなく、ポンプ効率ηpを高く維持し
た状態で圧縮機110を稼働させることができる。とこ
ろで、本実施形態では、モータ120の実トルクが最大
トルクとなるように吐出容量を増大させてモータ120
の回転数を低下させるので、図4(b)に示すように、
モータ120のモータ効率ηmが低下してしまう。
ηpの向上量に対して、吐出容量の増加に伴うモータ1
20の回転数の低下によるモータ効率ηmの低下量の方
が小さいので、空調装置全体で見れば、効率が向上す
る。以上に述べたように、本実施形態に係る空調装置に
よれば、モータ120の大型化を招くことなく、空調装
置を効率良く運転(制御)することができる。
pを向上させるために、モータ120が脱調しない程度
まで吐出容量を増大させて圧縮機110を運転すること
であるので、本明細書で言う「モータ120に実際に発
生するトルクが、モータ120が発生し得る最大トルク
となるように、可変容量機構Vcを作動させて吐出容量
を変化させる」とは、厳密に実トルクと最大トルクとが
一致するものではなく、モータ120を制御することが
できる程度に実トルクを最大トルクに近づけることを意
味しており、例えば実トルクが最大トルクの±5%以内
となるような状態を言う。
(圧縮機構Cp)は斜板型圧縮機であったが、本発明は
これに限定されるものではなく、その他形式の圧縮機で
もよい。また、上述の実施形態では、圧縮機110とモ
ータ120とが一体となった電動コンプレッサであった
が、本発明はこれに限定されるものではなく、圧縮機1
10とモータ120とを別体としてもよい。
を行う空調装置であったが、本発明はこれに限定される
ものではなく、冷暖房切換可能なヒートポンプサイクル
にもて適用することができる。なお、この場合、空調能
力とは、冷房運転時にあっては、蒸発器での冷凍能力を
言い、暖房運転時にあっては、凝縮器200の放熱能力
を言う。
車両用空調装置を例に本発明を説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、その他の空調装置又はポ
ンプ装置に対しても適用することができる。
る。
る。
ータ効率のグラフである。
電動モータ、200…凝縮器(放熱器)、300…レシ
ーバ、400…膨張弁(減圧器)、500…蒸発器、6
00…電子制御装置(制御手段)。
Claims (3)
- 【請求項1】 室内に吹き出す空気の調和を図る空調装
置であって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機構(Cp)及び前記圧縮機構
(Cp)の吐出容量を連続的に変化させる可変容量機構
(Vc)を有する圧縮機(110)と、 前記圧縮機(110)を駆動する電動モータ(120)
と、 前記圧縮機(110)から吐出する冷媒をから熱を放出
させる放熱器(200)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧する減圧
器(400)と、 前記減圧器(400)から流出する冷媒を蒸発させ、冷
媒に熱を吸収させる蒸発器(500)と、 前記可変容量機構(Vc)及び前記電動モータ(12
0)を制御する制御手段(600)と、 前記放熱器(200)で必要とする放熱量又は前記蒸発
器(500)で必要とする吸熱量を決定する空調能力決
定手段(S110)とを備え、 前記制御手段(600)は、前記電動モータ(120)
に実際に発生するトルクが、前記電動モータ(120)
が発生し得る最大トルクとなるように、前記可変容量機
構(Vc)を作動させて前記吐出容量を変化させるとと
もに、前記空調能力決定手段(S110)によって決定
された空調能力が得られるように、前記電動モータ(1
20)の回転数を制御することを特徴とする空調装置。 - 【請求項2】 流体を吸入吐出するとともに、吐出容量
を連続的に変化させる可変容量機構(Vc)を有するポ
ンプ部(Cp)と、 前記ポンプ機構(Cp)を駆動する電動モータ部(12
0)と、 前記可変容量機構(Vc)及び前記電動モータ部(12
0)を制御する制御手段(600)とを備え、 前記制御手段(600)は、前記電動モータ部(12
0)に実際に発生するトルクが、前記電動モータ部(1
20)が発生し得る最大トルクとなるように、前記可変
容量機構(Cp)を作動させて前記吐出容量を変化させ
ることを特徴とする特徴とするポンプ装置。 - 【請求項3】 流体を吸入吐出するとともに、吐出容量
を連続的に変化させる可変容量機構(Vc)を有するポ
ンプ部(Cp)と、 前記ポンプ機構(Cp)を駆動する電動モータ部(12
0)と、 前記可変容量機構(Vc)及び前記電動モータ部(12
0)を制御する制御手段(600)とを備え、 前記制御手段(600)は、前記電動モータ部(12
0)に実際に発生するトルクが、前記電動モータ部(1
20)が発生し得る最大トルクとなるように、前記可変
容量機構(Vc)を作動させて前記吐出容量を変化させ
るとともに、前記ポンプ部(Cp)の仕事量が、前記ポ
ンプ部(Cp)で必要とされる必要仕事量となるよう
に、前記電動モータ部(120)の回転数を制御するこ
とを特徴とするポンプ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25563298A JP4089028B2 (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | 空調装置及びポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25563298A JP4089028B2 (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | 空調装置及びポンプ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000088366A true JP2000088366A (ja) | 2000-03-31 |
JP4089028B2 JP4089028B2 (ja) | 2008-05-21 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4089028B2 (ja) |
-
1998
- 1998-09-09 JP JP25563298A patent/JP4089028B2/ja not_active Expired - Fee Related
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