JP2001277844A - 空調回路における電気式コンプレッサの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】簡単かつ強固な構造であり、電子制御カードを
必要とせず、電気モータにより駆動されるコンプレッサ
の制御装置を提供すること。 【解決手段】 電気モータ１２により駆動される空調回
路１６のコンプレッサ１４の制御装置は、電気モータ１
２の速度を調節するために、制御回路１０の制御により
電気モータ１２に可変周波数の電圧を供給しうるインバ
ータ２４を備えている。制御回路１０は、ポテンショメ
ータ３６と、制御される少なくとも１つのスイッチ５２
６０を備え、ポテンショメータ３６の制御により、通
常動作モードと、電気モータを最低速度とする低速動作
モードと、さらに、電気モータ１２が停止される安全モ
ードとを実現する。本発明によると、簡単に製作でき、
かつ、自動車の空調回路に用いることができる制御装置
が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用の空調回
路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の空調回路は、基本的に、コンプレ
ッサ、コンデンサ、減圧バルブ及びエバポレータを備
え、その順序で、冷却流体が流れるようになっている。
冷却流体は、気相状態でコンプレッサにより圧縮され、
コンデンサにより液相とされた後、減圧バルブにより減
圧され、エバポレータにより気相とされる。

【０００３】従来の自動車の空調回路では、コンプレッ
サは、クラッチ機構を介して、自動車のエンジンにより
駆動される。そのため、コンプレッサの回転速度は、常
に自動車のエンジン速度に比例する。

【０００４】このような欠点を解消するために、電気式
コンプレッサを用いることが知られている。電気式コン
プレッサは、適切な制御手段を介して、電気モータによ
り駆動される。そのため、電気式コンプレッサの回転速
度は、自動車のエンジン速度とは無関係となる。

【０００５】この場合、電気式コンプレッサに接続され
ている制御手段は、電気式コンプレッサにおける電気モ
ータを、所定の状態で駆動させるための電子制御カード
を備えている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
子制御カードは、複雑であるとともに高価であり、ま
た、誤動作を起こしやすい。

【０００７】従って、本発明の目的は、上述した欠点を
解消することにある。

【０００８】特に、本発明の目的は、簡単かつ強固な構
造であり、電子制御カードを必要とせず、電気モータに
より駆動されるコンプレッサの制御装置を提供すること
にある。

【０００９】また、本発明の目的は、簡単な構造である
とともに信頼性が高く、コンプレッサが安全に動作する
ことを保証する制御装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気モータの
速度を調節するために、制御回路の制御により電気モー
タに可変周波数の電圧を供給しうるインバータを備え、
前記制御回路は、制御ラインによりインバータの中間端
子に接続されるすべり端子、およびインバータのアース
端子及び最大電圧端子にそれぞれ接続された端子を有す
るポテンショメータを備え、かつ前記制御ラインは、ポ
テンショメータの制御により、通常動作モードと低速動
作モードとを切り換える２位置の第１のスイッチに接続
されるようになっている、電気モータにより駆動される
空調回路におけるコンプレッサの制御装置を提供するも
のである。

【００１１】また、本発明は、上記した種類の制御装置
であって、電気モータの速度を調節するために、制御回
路の制御により、電気モータへ可変周波数の電圧を供給
しうるインバータを備え、かつ、制御ラインによりイン
バータの中間端子に接続されるすべり端子とともに、イ
ンバータのアース端子及び最大電圧端子にそれぞれ接続
された端子を有するポテンショメータを備える制御装置
を提供するものである。前記制御ラインは、ポテンショ
メータの制御により、通常動作モードと低速動作モード
とを切り換える２位置の第１のスイッチに接続されてい
る。

【００１２】電気モータの動作を停止させるために、制
御ラインは、第２のスイッチによりアース端子に接続さ
れているのが好ましい。

【００１３】このように、本発明による制御装置は、基
本的に、ポテンショメータと、制御される少なくとも１
つのスイッチとを有する制御回路を備えているだけであ
り、かつこの制御回路は、コンプレッサの電気モータに
接続された出力端子を有するインバータに接続されてい
るので、容易に製作することができる。。

【００１４】本発明の制御装置は、特に信頼性が高く、
最も安全な状態で動作する。

【００１５】電子制御カードやマイクロプロセッサを用
いる必要はなくなる。

【００１６】通常動作モードでは、制御ラインは、ポテ
ンショメータに接続され、ポテンショメータが動作する
ことにより、電気モータへ供給される電圧の周波数は設
定される。

【００１７】第１のスイッチは、コンプレッサの電気モ
ータを、低速とする低速動作モードに切り換えうるよう
になっている。

【００１８】また、第２のスイッチを設けた場合、それ
は、コンプレッサの電気モータの動作を停止させるよう
にする。

【００１９】通常動作モードから低速動作モードへの第
１のスイッチの切り換え、及びコンプレッサの電気モー
タの動作を停止する第２のスイッチの閉位置への切り換
えは、自動的に行われる。換言すると、第１及び第２の
スイッチの制御は、ユーザが介入することなく行われ
る。

【００２０】本発明の好ましい一実施例では、第１のス
イッチは、通常動作モードとするために、制御ラインを
ポテンショメータのすべり端子に接続する第１の位置
と、電気モータを最低速度で動作させる低速動作モード
とするために、インバータのアース端子と最大電圧端子
との間に接続され、かつ、２つの抵抗を備える分圧抵抗
のノードに制御ラインを接続する第２の位置とに切り換
わるようになっている。

【００２１】第１の変形例によれば、分圧抵抗の２つの
抵抗は、ポテンショメータから分離されている。

【００２２】第２の変形例によれば、ポテンショメータ
は、分圧抵抗の２つの抵抗のうちの１つをなしている。

【００２３】このように、第１のスイッチが第１の位置
から第２の位置へ切り換わると、電気モータは、所定の
速度に自動的に設定される。

【００２４】本発明の他の特徴によれば、制御装置は、
空調回路と接続され、空調回路に関連する少なくとも１
つのパラメータの関数として、第１のスイッチを、通常
動作モードから低速動作モードに切り換えうる検出部を
備えている。

【００２５】この検出部は、空調回路のエバポレータに
設けられ、着氷温度を検出する温度センサであるのが好
ましい。

【００２６】本発明のさらに他の特徴によれば、制御装
置は、空調回路または電気回路に関連する少なくとも１
つの関数として、第２のスイッチを閉位置へ切り換える
のに好適な少なくとも１つの検出部を備えている。

【００２７】この検出部は、空調回路に接続され、高圧
閾値、低圧閾値、または高圧閾値と低圧閾値とを検出し
うる圧力センサであるのが好ましい。

【００２８】本発明の他の特徴によれば、この検出部
は、空調装置が停止したことを検出する。

【００２９】本発明のさらに他の特徴によれば、ポテン
ショメータは、ユーザにより調節可能な手動制御部によ
り、直接または間接的に動作される。

【００３０】自動車の空調回路の場合には、ポテンショ
メータは、空調装置に、または制御パネルの後方に設け
られる。手動制御部は、例えば、スライダーノブまたは
回転ノブとして、自動車のダッシュボードに設けられ
る。

【００３１】制御装置が通常動作モードの時には、手動
制御部は、「オールホット」モードに対応する最低速度
と、「オールコールド」モードに対応する最高速度との
間の速度に、コンプレッサの電気モータの速度を調節し
て制御するようになっているのが好ましい。

【００３２】前記ポテンショメータは、保護抵抗を介し
て、インバータの最大電圧端子に接続されるのが好まし
い。

【００３３】次に、本発明を、例示的に示す図面に基づ
いて説明する。

【００３４】

【発明の実施の形態】図面において、同用の部分には、
同じ符号を付してある。

【００３５】図１は、自動車の空調回路（１６）の一部
をなすコンプレッサ（１４）の電気モータ（１２）を制
御するために用いられる、本発明による制御回路（１
０）の回路図である。

【００３６】空調回路（１６）は、コンプレッサ（１
４）の他に、コンデンサ（１８）、減圧バルブ（２０）
及びエバポレータ（２２）を備えている。これらの部材
には、上述した順序で、矢印で示す方向に冷却流体が流
れるようになっている。

【００３７】気相の冷却流体は、コンプレッサ（１４）
により圧縮され、コンデンサ（１８）により液相に凝縮
された後、減圧バルブ（２０）により減圧され、エバポ
レータ（２２）により気相とされる。自動車の客室（図
示しない）に送られる冷風または空調された空気流を生
成するために、空気流はエバポレータ（２２）を通過す
るようになっている。

【００３８】電気モータ（１２）は、所定周波数のＡＣ
電圧を供給しうるインバータ（２４）により駆動される
同期型の三相モータである。インバータ（２４）は、電
気モータ（１２）の各相に、各ライン（２８）で接続さ
れた３つの出力端子（２６）を備えている。インバータ
（２４）は、ＤＣ電圧（Ｕｈｔ）を供給しうるバッテリ
や、オルタネータユニットのような電源（２５）に接続
されている。

【００３９】インバータ（２４）は、３つの制御端子、
すなわち、零電圧（Ｕ＝０ボルト）のアース端子、最大
電圧（Ｕ＝Ｕｍａｘ）の最大電圧端子（３２）、及び、
０ボルトからＵｍａｘボルトにわたる可変電圧（Ｕ＝Ｕ
ｖａｒ）の中間（可変電圧）端子（３４）を備えてい
る。

【００４０】本実施例では、最大電圧（Ｕｍａｘ）は５
ボルトであり、電気モータ（１２）へ供給される電圧の
周波数は、零電圧の時の０ヘルツから、最大電圧５ボル
トの時の１５０ヘルツまで変化する。

【００４１】制御回路（１０）は、各ライン（４２）
（４４）により、インバータ（２４）の各端子（３０）
（３２）に接続された端子（３８）（４０）を有するポ
テンショメータ（３６）を備えている。保護抵抗（４
６）は、ライン（４４）に接続されている。

【００４２】また、ポテンショメータ（３６）は、第１
のスイッチ（５２）の制御ライン（５０）により、イン
バータ（２４）の中間端子（３４）に接続されるすべり
端子（４８）を備えている。

【００４３】ポテンショメータ（３６）は、自動車のダ
ッシュボードに設けられた手動制御部（５４）に接続さ
れている。本実施例では、手動制御部（５４）は、２つ
の端位置、すなわち、「オールコールド（Ｆ）」と「オ
ールホット（Ｃ）」とに直進移動または回転移動しうる
スライド式のハンドル（５６）を備えている。

【００４４】ハンドル（５６）により、ポテンショメー
タ（３６）の可変抵抗を、２つの端位置の間で連続して
調節して、インバータ（２４）に供給される電圧を、最
小電圧（必ずしも０ボルトでなくてもよい）と最大電圧
（ここでは５ボルト）との間で連続して変更することが
できる。

【００４５】手動制御部（５４）のハンドル（５６）
を、例えば、シャフトにより直接的に、またはケーブル
機構により間接的に、ポテンショメータ（３６）の可変
抵抗に接続するようにしてもよい。

【００４６】第１のスイッチ（５２）は、２つの位置へ
切り換わる。

【００４７】第１の位置（位置Ｉで示す閉位置）では、
制御ライン（５０）は、すべり端子（４８）に接続さ
れ、ポテンショメータ（３６）が電気モータ（１２）の
速度を調節できる通常動作モードとなる。

【００４８】第２の位置（位置ＩＩ）では、制御ライン
（５０）は、ポテンショメータ（３６）のすべり端子
（４８）に接続されない。その代わり、制御ライン（５
０）は、ライン（６６）により、インバータ（２４）の
アース端子（３０）と最大電圧端子（３２）との間に設
けられた分圧抵抗のノード（６８）に接続される。

【００４９】分圧抵抗は、それぞれ、Ｒ及びＲ’の抵抗
値である２つの抵抗（７０）（７２）を備えている。抵
抗（７０）は、ノード（６８）と最大電圧端子（３２）
との間に、また、抵抗（７２）は、ノード（６８）とア
ース端子（３０）との間に設けられている。

【００５０】第２の位置は、電気モータ（１２）が低速
で動作する低速動作モードに対応している。制御ライン
（５０）は、ノード（６８）に接続され、電気モータ
（１２）の速度を、抵抗値Ｒ及びＲ’に基づく最低速度
に調節できるようになる。その速度は、Ｕｍａｘ×Ｒ’
/（Ｒ＋Ｒ’）から求められる電圧値に対応している。

【００５１】第１のスイッチ（５２）は、空調回路（１
６）に接続され、かつ、空調回路（１６）に関連する少
なくとも１つのパラメータの関数として、通常動作モー
ドから低速動作モードに好適に変更できる検出部（５
８）により制御される。

【００５２】本実施例では、検出部（５８）は、エバポ
レータ（２２）に接続され、かつ、着氷温度を好適に検
出する温度センサである。エバポレータ（２２）が冷え
すぎていることを示す着氷温度が検出されると、第１の
スイッチ（５２）は、第１の位置から第２の位置へ自動
的に切り換わり、ポテンショメータ（３６）が不動作と
なる。電気モータ（１２）は、自動的に低速になる。

【００５３】また、制御回路（１０）は、制御ライン
（５０）とライン（４２）とを接続するライン（６２）
に接続された第２のスイッチ（６０）を備えている。第
２のスイッチ（６０）は、通常は開位置とされている
（図１に示す）。第２のスイッチ（６０）は、空調回路
（１６）と関連するパラメータを検出するのに好適な検
出部（６４）に接続されている。

【００５４】本実施例では、検出部（６４）は、高圧力
（ＨＰ）の閾値を検出するのに好適な圧力検出部（圧力
スイッチ）であり、コンプレッサ（１４）の下流側に設
けられている。

【００５５】第１の所定閾値を越えた高圧力や、第２の
所定閾値未満の低圧力が検出されたり、空調装置がオフ
されたりすると、第２のスイッチ（６０）は、開位置か
ら閉位置へ切り換わり、制御ライン（５０）は、アース
端子（３０）に接続されたライン（４２）に接続され
る。従って、制御ライン（５０）はアース電位となり、
電気モータ（１２）は停止する。

【００５６】それにより、空調回路または電気回路に関
連する少なくとも１つのパラメータの関数として、安全
に動作させることができるようになる。このように、自
動車のバッテリが不具合になった場合でも、コンプレッ
サ（１４）の電気モータ（１２）を停止させる手段を設
けることができる。

【００５７】図１の制御回路（１０）は、ポテンショメ
ータ（３６）を動作させる手動制御部（５４）により、
電気モータ（１２）の速度を連続して調節できる通常動
作モード（第１のスイッチ（５２）が位置Ｉとなり、第
２のスイッチ（６０）が開位置となる）を実現できるの
が好ましい。

【００５８】また、検出部（５８）からの検出信号によ
り、第１のスイッチ（５２）が位置ＩＩへ切り換わる
と、低速動作モードとすることができる。

【００５９】さらに、検出部（６４）の制御により、第
２のスイッチ（６０）が閉位置へ切り換わると、電気モ
ータ（１２）が停止する安全動作モードとすることもで
きる。

【００６０】次に、図１の実施例の変形例である図２に
ついて説明する。共通の部材には、同じ符号を付してあ
る。簡略化のために、空調回路を示していない。

【００６１】図１の実施例のように、第１のスイッチ
（５２）は、ライン（６６）により、分圧抵抗のノード
（６８）に接続された第２の位置（位置Ｉ）へ切り換わ
る。しかし、ポテンショメータ（３６）が分圧抵抗から
分離された図１の実施例とは異なり、ポテンショメータ
（３６）は、分圧抵抗の一部をなしている。

【００６２】分圧抵抗は、ノード（６８）と最大電圧端
子（３２）との間に設けられたポテンショメータ（３
６）と、ノード（６８）とアース端子（３０）との間に
設けられた抵抗（７４）との２つの抵抗を備えている。
ポテンショメータ（３６）及び抵抗（７４）は、それぞ
れＲ１及びＲ２の抵抗値を有している。

【００６３】第１のスイッチ（５２）が第２の位置へ切
り換わると、抵抗値Ｒ１及びＲ２に基づく電圧値が設定
される。この電圧値は、Ｕｍａｘ×Ｒ２/（Ｒ１＋Ｒ
２）から求められる。

【００６４】抵抗値Ｒ及びＲ’（図１）、または抵抗値
Ｒ１及びＲ２（図２）を選択することにより、低速動作
モードにおけるコンプレッサ（１４）の最低速度が設定
される。抵抗値は、「オールホット」位置におけるコン
プレッサ（１４）の速度に対応して選択うるのが好まし
い。選択された抵抗値は、電気モータ（１２）へ供給さ
れる電圧の周波数（２０ヘルツ）に対応しているのが好
ましい。

【００６５】本発明は、上述した実施例に限定されるも
のではなく、他の変形例も含むものであることは言うま
でもない。

【００６６】特に、スイッチを、他の検出部で制御した
り、上述した以外のパラメータの関数として制御するよ
うにしてもよい。

【００６７】また、本発明を自動車の空調回路を用いて
説明したが、本発明は、他の種類の空調回路にも適用で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車の空調回路における電気式コンプレッサ
を制御する、本発明の好ましい一実施例による制御回路
の回路図である。

【図２】本発明の他の実施例による制御回路の理論的な
回路図である。

【符号の説明】

１０ 制御回路 １２ 電気モータ １４ コンプレッサ １６ 空調回路 １８ コンデンサ ２０ 減圧バルブ ２２ エバポレータ ２４ インバータ ２５ 電源 ２６ 出力端子 ２８ ライン ３０ アース端子 ３２ 最大電圧端子 ３４ 中間端子 ３６ ポテンショメータ ３８、４０ 端子 ４２、４４ ライン ４６ 保護抵抗 ４８ すべり端子 ５０ 制御ライン ５２ 第１のスイッチ ５４ 手動制御部 ５６ ハンドル ５８ 検出部 ６０ 第２のスイッチ ６２ ライン ６４ 検出部 ６６ ライン ６８ ノード ７０、７２、７４ 抵抗

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気モータにより駆動される空調回路に
   おけるコンプレッサの制御装置において、 電気モータ（１２）の速度を調節するために、制御回路
   （１０）の制御により電気モータ（１２）に可変周波数
   の電圧を供給しうるインバータ（２４）を備え、 前記制御回路（１０）は、制御ライン（５０）によりイ
   ンバータ（２４）の中間端子（３４）に接続されたすべ
   り端子（４８）、およびインバータ（２４）のアース端
   子（３０）及び最大電圧端子（３２）にそれぞれ接続さ
   れた端子（３８）（４０）を有するポテンショメータ
   （３６）を備え、かつ前記制御ライン（５０）は、ポテ
   ンショメータ（３６）の制御により、通常動作モードと
   低速動作モードとを切り換える２位置の第１のスイッチ
   （５２）に接続されていることを特徴とする制御装置。
2. 【請求項２】 電気モータ（１２）を停止させるため
   に、制御ライン（５０）を、第２のスイッチ（６０）に
   よりアース端子（３０）に接続するようにした請求項１
   に記載の制御装置。
3. 【請求項３】 第１のスイッチ（５２）は、通常動作モ
   ードとするために、制御ライン（５０）をポテンショメ
   ータ（３６）のすべり端子（４８）に接続する第１の位
   置である閉位置と、電気モータ（１２）を最低速度とす
   る低速動作モードとするために、インバータ（２４）の
   アース端子（３０）と最大電圧端子（３２）との間に設
   けられ、かつ、２つの抵抗（７０）（７２）（３６）
   （７４）を備える分圧抵抗のノード（６８）に制御ライ
   ン（５０）を接続する第２の位置である閉位置とに切り
   換わるようになっている請求項１または２に記載の制御
   装置。
4. 【請求項４】 分圧抵抗における２つの抵抗（７０）
   （７２）を、ポテンショメータ（３６）から分離させた
   請求項３に記載の制御装置。
5. 【請求項５】 ポテンショメータ（３６）は、分圧抵抗
   の２つの抵抗のうちの一方を構成している請求項３に記
   載の制御装置。
6. 【請求項６】 空調回路（１６）に接続され、空調回路
   （１６）に関連する少なくとも１つのパラメータの関数
   として、第１のスイッチ（５２）を、通常動作モードか
   ら低速動作モードに切り換えうる検出部（５８）を備え
   ている請求項１〜５のいずれかに記載の制御装置。
7. 【請求項７】 検出部（５８）は、空調回路（１６）の
   エバポレータ（２２）に接続され、かつ、着氷温度を検
   出しうる温度センサである請求項６に記載の制御装置。
8. 【請求項８】 第２のスイッチ（６０）を、空調回路
   （１６）または電気回路に関連する少なくとも一つのパ
   ラメータの関数として、閉位置に切り換えうる少なくと
   も１つの検出部（６４）を備えている請求項１〜７のい
   ずれかに記載の制御装置。
9. 【請求項９】 検出部（６４）は、空調回路（１６）に
   接続され、高圧閾値、低圧閾値、または高圧閾値と低圧
   閾値とを検出しうる圧力センサまたは圧力スイッチであ
   る請求項８に記載の制御装置。
10. 【請求項１０】 検出部（６４）は、空調装置が停止し
    たことを検出するようになっている請求項８または９に
    記載の制御装置。
11. 【請求項１１】 ポテンショメータ（３６）を、ユーザ
    により調節可能な手動制御部（５４）で直接的または間
    接的に動作させるようにした請求項１〜１０のいずれか
    に記載の制御装置。
12. 【請求項１２】 制御装置が通常動作モードで動作して
    いる時に、手動制御部（５４）は、コンプレッサ（１
    ４）の電気モータ（１２）の速度を、「オールホット」
    モードに対応する最低速度と、「オールコールド」モー
    ドに対応する最高速度との間の速度に、連続して制御し
    うるようになっている請求項１１に記載の制御装置。
13. 【請求項１３】 ポテンショメータ（３６）を、保護抵
    抗（４６）を介してインバータ（２４）の最大電圧端子
    （３２）に接続してなる請求項１〜１２のいずれかに記
    載の制御装置。