JP2002340423A - 車両用空気調和装置 - Google Patents

車両用空気調和装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液圧縮による圧縮機等の損傷を回避でき、し
かも、暖房運転等の立ち上がりの迅速化を図れる空気調
和装置を提供する。 【解決手段】 圧縮機起動時にモータ２１に流れる電流
値Ｉｐにより液圧縮の有無を判別し、液圧縮有りと判別
された場合には目標回転数Ｒｔよりも低い起動回転数Ｒ
ｓにて圧縮機１を動作させることにより、液圧縮による
圧縮機１等の損傷及びその危険性を回避できる。また、
回転数制限中にモータ２１に流れる電流値Ｉｐにより液
圧縮の有無を判別し、液圧縮無しと判別された場合には
回転数制限の解除を速やかに行って目標回転数制御のル
ープに移行させることにより、暖房運転等の立ち上がり
の迅速化を図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータ駆動の圧縮
機を用いたヒートポンプ式の車両用空気調和装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】モータ駆動の圧縮機を用いたヒートポン
プ式の車両用空気調和装置は、熱負荷に応じて圧縮機の
目標回転数を決定し、決定された目標回転数に基づいて
圧縮機の回転数を可変制御しながら暖房，冷房等の運転
を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この種の車両用空気調
和装置では、低圧配管内の冷媒が凝縮されて液として溜
まっている状態で圧縮機を起動させると、例えば低外気
温度条件下で暖房運転を開始すると、液圧縮によって圧
縮機等に損傷を生じる危険性があり、同危険性は起動回
転数が高回転数であるほぼ大きなものとなる。
【０００４】前記の危険性を回避するため、従来では、
熱負荷との関係で目標回転数として高回転数が決定され
ていても、まずは、この目標回転数よりも低い所定の回
転数にて圧縮機を起動させ、この起動回転数を徐々に目
標回転数に近付ける方法が採用されている。
【０００５】しかし、同方法では、圧縮機が起動してか
ら目標回転数となるまでに時間がかかるため、暖房運転
等の立ち上がりが遅くなる不具合がある。また、目標回
転数を起動回転数として用いても良い場合でも、例えば
比較的高い外気温度条件下で暖房運転を開始するような
場合でも、不用な回転数制限が実行されてしまう不具合
もある。
【０００６】本発明は前記事情に鑑みて創作されたもの
で、その目的とするところは、液圧縮による圧縮機等の
損傷を回避でき、しかも、暖房運転等の立ち上がりの迅
速化を図れる空気調和装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、モータ駆動の圧縮機と、熱負荷に応じて
決定された目標回転数に基づいて圧縮機の回転数を可変
制御する回転数制御手段とを備えた車両用空気調和装置
において、圧縮機起動時に前記モータに流れる電流値が
所定値以上のとき液圧縮を回避するために前記目標回転
数よりも低い起動回転数にて圧縮機を動作させる回転数
制限手段と、回転数制限中に前記モータに流れる電流値
が前記所定値未満になったときに回転数制限を解除して
前記目標回転数にて圧縮機を動作させる制限解除手段と
を備える、ことをその特徴とする。
【０００８】この車両用空気調和装置によれば、圧縮機
起動時に圧縮機駆動用モータに流れる電流値が所定値以
上のときに液圧縮とみなし、そのときの熱負荷に応じて
決定された目標回転数よりも低い起動回転数にて圧縮機
を動作させ、また、この回転数制限中に圧縮機駆動用モ
ータに流れる電流値が所定値未満になったときに回転数
制限を解除して目標回転数にて圧縮機を動作させること
ができる。
【０００９】本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構
成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって
明らかとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る車両用空調
装置の構成を示す。
【００１１】図１中の符号１はモータ（図２の符号２
１）を動力源とする能力可変型の圧縮機、２は室外熱交
換器、３は室内吸熱器、４は室内放熱器、５及び６は温
度膨張弁、７〜１０は電磁弁、１１及び１２は逆止弁、
１３は受液器である。これら機器は冷媒管路により接続
されて冷暖房兼用のヒートポンプを構成している。
【００１２】また、図１中の符号１４は室内吸熱器３の
出口側温度を検出する温度センサ、１５は室内放熱器４
の出口側温度を検出する温度センサ、１６は空調ダク
ト、１７はブロアファン、１８は吸入空気切換ダンパ、
１９はエアミックスダンパである。前記の室内吸熱器３
と室内放熱器４は空調ダクト１６内に配置されている。
【００１３】図２は、図１に示した圧縮機を駆動するモ
ータの制御回路の構成を示す。
【００１４】図２中の符号２１は前記圧縮機１用の３相
ＤＣモータ、２２は複数のスイッチング半導体素子を有
するインバータ回路、２３はモータ２１用の直流電源、
２４は副制御回路、２５は主制御回路である。主制御回
路２５は温度センサ１４及び１５の検出信号に基づいて
副制御回路２４に回転数指令信号（目標回転数に準じた
信号）を出力する。副制御回路２４は主制御回路２５か
らの回転数指令信号に基づいてインバータ回路２２に半
導体素子駆動信号を出力すると共に、インバータ回路２
２からの電流情報と回転数情報によってモータ２１（圧
縮機１）の回転数が目標回転数となるように制御する。
また、インバータ回路２２から副制御回路２４には直流
電源２３の電圧情報が送出される。
【００１５】前述の車両用空気調和装置は、電磁弁７〜
１０の開閉切り換えにより、冷房、除湿冷房、暖房、除
湿暖房の４つのモード運転を可能としている。また、各
モード運転時には、熱負荷に応じて決定された目標回転
数に基づいて圧縮機１の回転数が可変制御される。
【００１６】冷房モードの運転は、電磁弁７及び８を閉
じ、且つ、電磁弁９及び１０を開いた状態で圧縮機１及
びブロアファン１７を作動させることにより実施され
る。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁９を介して室外熱
交換器２に流れ込み、室外熱交換器２から逆止弁１１、
受液器１３、電磁弁１０及び温度膨張弁５を介して室内
吸熱器３に流れ込み、そして室内吸熱器３から圧縮機１
に戻る。このときエアミックスダンパ１９は全閉位置
（図中の下側位置）にあって、ブロアファン１７によっ
て吸入された空気は室内吸熱器３で冷却されて車室内に
吹き出される。また、このときは室内吸熱器３の出口側
温度が目標吹出温度となるように圧縮機１の回転数が制
御される。
【００１７】除湿冷房モードの運転は、電磁弁８を閉
じ、且つ、電磁弁７，９及び１０を開いた状態で圧縮機
１及びブロアファン１７を作動させることにより実施さ
れる。圧縮機１からの吐出冷媒の一部は電磁弁９を介し
て室外熱交換器２に流れ込み、室外熱交換器２から逆止
弁１１を介して受液器１３に流れ込み、そして受液器１
３から電磁弁１０及び温度膨張弁５を介して室内吸熱器
３に流れ込んで圧縮機１に戻る。一方、吐出冷媒の他部
は電磁弁７を介して室内放熱器４に流れ込み、室内放熱
器４から逆止弁１２を介して受液器１３に流れ込み、そ
して受液器１３から電磁弁１０及び温度膨張弁５を介し
て室内吸熱器３に流れ込んで圧縮機１に戻る。このとき
エアミックスダンパ１９は室内放熱器４の出口側温度と
目標吹出温度との比率に基づいて全閉位置と全開位置
（図中の上側位置）との間でその開度を制御され、ブロ
アファン１７によって吸入された空気は室内吸熱器３で
冷却され、且つ、室内放熱器４で加温されて車室内に吹
き出される。また、このときは室内吸熱器３の出口側温
度が目標除湿温度となるように圧縮機１の回転数が制御
される。
【００１８】暖房モードの運転は、電磁弁７及び８を開
き、且つ、電磁弁９及び１０を閉じた状態で圧縮機１及
びブロアファン１７を作動させることにより実施され
る。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁７を介して室内放
熱器４に流れ込み、室内放熱器４から逆止弁１２、受液
器１３及び温度膨張弁６を介して室外熱交換器２に流れ
込み、そして室外熱交換器２から電磁弁８を介して圧縮
機１に戻る。このとき得ミックスダンパ１９は全開位置
にあって、ブロアファン１７によって吸入された空気は
室内放熱器４で加温されて車室内に吹き出される。ま
た、このときは室内放熱器４の出口側温度が目標吹出温
度となるように圧縮機１の回転数が制御される。
【００１９】除湿暖房モードの運転は、電磁弁７，８及
び１０を開き、且つ、電磁弁９を閉じた状態で圧縮機１
及びブロアファン１７を作動させることにより実施され
る。圧縮機１からの吐出冷媒は電磁弁７を介して室内放
熱器４に流れ込み、室内放熱器４から逆止弁１２を介し
て受液器１３に流れ込み、受液器１３を通過した後に分
流された冷媒の一部は電磁弁１０及び温度膨張弁５を介
して室内吸熱器３に流れ込み、室内吸熱器３から圧縮機
１に戻る。一方、冷媒の他部は温度膨張弁６を介して室
外熱交換器２に流れ込み、室外熱交換器２から電磁弁８
を介して圧縮機１に戻る。このときエアミックスダンパ
１９は全開位置にあって、ブロアファン１７によって吸
入された空気は室内吸熱器３で冷却され、且つ、室内放
熱器４で加温されて車室内に吹き出される。また、この
ときは室内放熱器４の出口側温度が目標吹出温度となる
ように圧縮機１の回転数が制御される。
【００２０】図３は、図１及び図２に示した車両用空調
装置において実行される圧縮機の起動回転数制御方法を
示す。
【００２１】例えば暖房運転の開始に際して圧縮機１を
起動させるときには、まず、インバータ回路２２からの
電圧情報に基づいて直流電源２３の状態を検出し、直流
電源２３の状態に応じて係数αを設定すると共に、第１
基準電流値Ｉ１と第２基準電流値Ｉ２を設定する（図３
のステップＳ１）。ちなみに、これら係数α，第１基準
電流値Ｉ１及び第２基準電流値Ｉ２は実験等によって予
め定めた値を用いてもよいし、或いは、インバータ回路
２２からの電圧情報等から計算によって求めるようにし
てもよい。
【００２２】次に、圧縮機起動時にモータ２１に流れる
電流値Ｉｐを検出し、検出電流値ＩｐがＩ１×α以上で
あるか否かを判別、換言すれば、圧縮機起動時にモータ
２１に流れる電流値により液圧縮の有無を判別する（図
３のステップＳ２）。ちなみに、Ｉ１×αは圧縮機起動
時における液圧縮の有無を判別するための第１のしきい
値であり、ここでは検出電流値ＩｐがＩ１×α以上であ
るときに液圧縮有りと認識している。
【００２３】圧縮機起動時にモータ２１に流れる電流値
ＩｐがＩ１×α以上である場合には、即ち、液圧縮有り
と判別された場合には回転数制限を開始する（図３のス
テップＳ３）。具体的には、電流値ＩｐがＩ１×α以上
である場合にはそのときの熱負荷に応じて決定された目
標回転数Ｒｔよりも低い起動回転数Ｒｓにて圧縮機１を
動作させる。ちなみに、この起動回転数Ｒｓは実験等に
よって予め定めた値を用いてもよいし、或いは、目標回
転数Ｒｔから計算によって求めるようにしてもよい。
【００２４】回転数制限中はモータ２１に流れる電流値
Ｉｐを検出し、検出電流値ＩｐがＩ２×α以上であるか
否かを判別、換言すれば、回転数制限中にモータ２１に
流れる電流値により液圧縮の有無を判別する（図３のス
テップＳ４）。ちなみに、Ｉ２×αは回転数制限中にお
ける液圧縮の有無を判別するための第２のしきい値であ
り、ここでは検出電流値ＩｐがＩ２×α以上であるとき
に液圧縮有りと認識している。
【００２５】回転制限中にモータ２１に流れる電流値Ｉ
ｐがＩ２×α以上である場合には、即ち、液圧縮有りと
判別された場合には前記の回転数制限を継続する（図３
のステップＳ５）。
【００２６】前記ステップＳ２で電流値ＩｐがＩ１×α
未満である場合、また、前記ステップＳ４で電流値Ｉｐ
がＩ２×α未満である場合には、即ち、液圧縮無しと判
別された場合には前記の回転数制限を解除し（図３のス
テップＳ６）、そのときの熱負荷に応じて決定された目
標回転数Ｒｔにて圧縮機１を動作させる（図３のステッ
プＳ７）。
【００２７】このように前述の車両用空気調和装置によ
れば、圧縮機起動時にモータ２１に流れる電流値Ｉｐに
より液圧縮の有無を判別し、液圧縮有りと判別された場
合には目標回転数Ｒｔよりも低い起動回転数Ｒｓにて圧
縮機１を動作させることにより、液圧縮による圧縮機１
等の損傷及びその危険性を回避することができる。
【００２８】また、回転数制限中にモータ２１に流れる
電流値Ｉｐにより液圧縮の有無を判別し、液圧縮無しと
判別された場合には回転数制限の解除を速やかに行って
目標回転数制御のループに移行させることにより、暖房
運転等の立ち上がりの迅速化を図ることができる。
【００２９】さらに、圧縮機起動時にモータ２１に流れ
る電流値Ｉｐにより液圧縮の有無を判別し、液圧縮無し
と判別された場合には目標回転数Ｒｔにて圧縮機１を動
作させるようにしているので、圧縮機起動時に不用な回
転数制限が実行されることを確実に防止できる。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
液圧縮による圧縮機等の損傷を回避でき、しかも、暖房
運転等の立ち上がりの迅速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両用空調装置の構成を示す図
【図２】図１に示した圧縮機を駆動するモータの制御回
路の構成を示す図
【図３】図１及び図２に示した車両用空調装置において
実行される圧縮機の起動回転数制御方法を示す図
【符号の説明】
１…圧縮機、２…室外熱交換器、３…室内吸熱器、４…
室内放熱器、５，６…温度膨張弁、７〜１０…電磁弁、
１１，１２…逆止弁、１３…受液器、１４…温度セン
サ、１５…温度センサ、１６…空調ダクト、１７…ブロ
アファン、１８…吸入空気切換ダンパ、１９…エアミッ
クスダンパ、２１…圧縮機用のモータ、２２…インバー
タ回路、２３…直流電源、２４…副制御回路、２５…主
制御回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータ駆動の圧縮機と、熱負荷に応じて
    決定された目標回転数に基づいて圧縮機の回転数を可変
    制御する回転数制御手段とを備えた車両用空気調和装置
    において、 圧縮機起動時に前記モータに流れる電流値が所定値以上
    のとき液圧縮を回避するために前記目標回転数よりも低
    い起動回転数にて圧縮機を動作させる回転数制限手段
    と、 回転数制限中に前記モータに流れる電流値が前記所定値
    未満になったときに回転数制限を解除して前記目標回転
    数にて圧縮機を動作させる制限解除手段とを備える、 ことを特徴とする車両用空気調和装置。
  2. 【請求項２】 回転数制御手段はインバータ回路を含
    み、モータに流れる電流値はインバータ回路からの電流
    情報に基づいて検知される、 ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空気調和装
    置。
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