JP2004044575A

JP2004044575A - 空調装置

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Publication number: JP2004044575A
Application number: JP2003040764A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ochiai; 落合　芳宏
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: EP1505356A1; CN1303377C; DE60319692T2; DE60319692D1; JP4271459B2; CN1653303A; EP1505356B1; AU2003235246A1; US6990823B2; EP1505356A4; US20050066676A1; WO2003098127A1

Abstract

【課題】簡素な構成で簡易に冷媒循環量の検出を精度良く適確に行うことができると共に、室温の安定維持を図るための制御の精度や応答性を含む基本機能を一層向上させ得る空調装置を提供すること。
【解決手段】この空調装置は、従来装置の空調制御を担う制御装置７０を含む電子制御系要部を改良し、外部情報検出手段に熱線式流量検出器７２からの流量検出情報、冷媒動作状態検出器７１からの冷媒動作状態情報、及びＲｃ抵抗値検出器８１からの温度情報を加えていることにより、冷媒循環量の検出を一層精度良く適確に行うことができ、制御装置７０により駆動回路８０を通して駆動制御される冷媒循環回路に備えられる可変容量圧縮機の制御弁４３による給気通路を介してのクランク室圧Ｐｃにおける圧力制御（吐出容量制御手段を成す）が適確に行われ、エンジンの負荷制御や空調制御を含む基本機能が格段に向上する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車等の車両に搭載される可変容量圧縮機を含む冷媒循環回路を備えた空調装置であって、詳しくは圧縮機によるエンジン負荷を最適化して室温の安定維持を図るための吐出容量制御が可能な空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の空調装置の一例（特許文献１参照）では、凝縮器，減圧装置　（膨張弁），蒸発器，及び可変容量圧縮機（特にその内部の吸入室，シリンダボア及び吐出室）を経由する循環回路により冷媒循環回路が構成されていると共に、可変容量圧縮機における制御弁が冷媒吐出容量を推し量る指標として冷媒循環回路に設定された二つの圧力監視点間の差圧を検出してその二点間差圧を設定差圧に近付けるように可変容量圧縮機の吐出容量をフィードバック制御する機能を有する他、冷媒循環回路の外部に配備された制御装置が空調操作パネルのモード切替え器や風量スイッチからの切替え情報（制御装置に対して冷房負荷の急変動を事前に又はその変動と同時に報知する情報として利用される）に基づいて設定差圧を決定又は再演算して制御弁に対して設定差圧の変更を指令するようになっており、こうした機能構成を持つことにより、室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させることに加えて、室温の安定維持のための制御の精度や応答性を向上させることができるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４０７６７号公報（図１、第８頁−第９頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した空調装置の場合、冷媒循環回路における冷媒循環量を検出するために二つの圧力監視点間の冷媒の流れによる差圧を差圧センサにより検出し、ここで得られた二つの圧力監視点間の差圧と冷媒循環量との相関性に着目して可変容量圧縮機における吐出容量のフィードバック制御を行うようになっているが、ここでの吐出容量のフィードバック制御を安定して行わせるためには精度良く差圧を検出することが不可欠となっている。
【０００５】
そこで、二つの圧力監視点間の差圧検出の精度を向上させるために二つの圧力監視点間の距離を長くしたり、或いは冷媒循環回路内に絞り部材を設ける手法を適用すれば有効であるが、こうした構成を採用した場合には空調装置の基本構成が複雑になってしまったり、或いは可変容量圧縮機の設計が煩雑になってしまい、実際には適用することが困難であることにより、結果として十分に基本性能が発揮されていないという問題がある。
【０００６】
具体的に言えば、二つの圧力監視点間の距離を長くした構成を適用すると、図６に示されるように、冷媒が流れる本管に結合されてその圧力監視点Ｐ１，Ｐ２から差圧センサ１００へ冷媒を導くための二本の導管のうち、一方のもの（図６の場合には圧力監視点Ｐ１からの導管）が長くなってしまうことにより、結果として空調装置の基本構成が複雑になってしまう。
【０００７】
これに対し、冷媒循環回路内に絞り部材を設けた構成を適用すると、図７に示されるように、冷媒が流れる本管内の圧力監視点Ｐ１，Ｐ２間に絞り部材１０１を設けた上、本管に結合されてその圧力監視点Ｐ１，Ｐ２から差圧センサ１００へ冷媒を導くための二本の導管を短くできるが、この構成の場合には絞り部材１０１による圧力損失が生じることで空調装置の効率が低下してしまい、結果として可変容量圧縮機の設計が煩雑になってしまう。特に、二つの圧力監視点Ｐ１，Ｐ２間の差圧を直接的に可変容量圧縮機の制御弁の電磁力と対抗させる力として用いる場合には、二つの圧力監視点Ｐ１，Ｐ２のうちの一方のものを可変容量圧縮機へ導くための通路が必要となってしまうし、絞り部材１０１を可変容量圧縮機内部に設置して制御弁の電磁力と対抗させる力として用いる場合には、圧力損失の問題が回避され得ない上、可変容量圧縮機内部に差圧通路を設ける必要があるため、何れにしても可変容量圧縮機の改良設計が煩雑となってしまう。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、簡素な構成で簡易に冷媒循環量の検出を精度良く適確に行うことができると共に、室温の安定維持を図るための制御の精度や応答性を含む基本機能を一層向上させ得る空調装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、可変容量圧縮機を含む冷媒循環回路を備えた空調装置において、可変容量圧縮機における冷媒循環量を検出して電気信号に変換した流量検出信号を出力する熱線式流量検出手段と、外部から少なくとも冷媒循環回路における冷房負荷状態を含む冷媒循環動作状態を検出して冷媒動作状態信号を出力する冷媒状態検出手段と、流量検出信号及び冷媒動作状態信号に基づいて可変容量圧縮機における冷媒循環量目標値を定めると共に、該流量検出信号及び該冷媒循環量目標値を比較した結果に基づいて該流量検出信号が該冷媒循環量目標値に近付くように該可変容量圧縮機における吐出容量を通常モードとしてフィードバック制御する吐出容量制御手段とを備えた空調装置が得られる。
【００１０】
又、本発明によれば、上記空調装置において、冷媒状態検出手段は、少なくとも冷媒循環回路における冷媒循環動作状態として低圧側圧力を検出して低圧検出信号を出力する吸入圧力センサを含み、吐出容量制御手段は、低圧検出信号に基づいて低圧側圧力目標値を定めると共に、該低圧検出信号及び該低圧側圧力目標値を比較した結果に基づいて該低圧検出信号が該低圧側圧力目標値に近付くように可変容量圧縮機における吐出容量を通常モードのフィードバック制御との間で切り替え可能にフィードバック制御する空調装置が得られる。
【００１１】
更に、本発明によれば、上記何れかの空調装置において、熱線式流量検出手段は、可変容量圧縮機を含む冷媒循環回路の吐出室から凝縮器の入口までの間に配設された空調装置が得られる。
【００１２】
加えて、本発明によれば、上記何れか一つの空調装置において、熱線式流量検出手段は、冷媒の流れに晒される熱線抵抗及び温度計の抵抗と冷媒の流れに晒されない一対の抵抗とを接続して構成されるホイートストンブリッジ回路と、ホイートストンブリッジ回路における熱線抵抗及び温度計の抵抗が位置される入力側から所定の電圧を印加して該熱線抵抗及び該温度計の抵抗における抵抗値変化から得られる冷媒温度差が一定となるように該熱線抵抗に流れる電流を制御する制御回路と、ホイートストンブリッジ回路における一対の抵抗が位置される接地接続された出力側と熱線抵抗及び該一対の抵抗の一方のものの間とにおける出力電位差を検出して流量検出信号を取得する電位差検出回路とを備えた空調装置が得られる。
【００１３】
一方、本発明によれば、上記空調装置において、温度計の温度情報を出力する温度情報出力手段と、予め定められた設定温度と温度計にあっての温度情報とを比較する温度比較手段とを備え、吐出容量制御手段は、温度比較手段の比較結果により温度計の温度が設定温度を越えた場合に冷媒循環量が減少するように可変容量圧縮機の吐出容量を制御する空調装置、温度計の温度情報を出力する温度情報出力手段と、予め定められた設定温度と温度計にあっての温度情報とを比較する温度比較手段とを備え、吐出容量制御手段は、温度比較手段の比較結果により温度計の温度が設定温度を越えた場合に冷媒循環量が最小となるように可変容量圧縮機の吐出容量を制御する空調装置、或いは温度計の温度情報を出力する温度情報出力手段を備え、吐出容量制御手段は、温度計にあっての温度情報に基づいて冷媒循環回路に備えられる凝縮器の送風機ファンの送風量を駆動制御する空調装置が得られる。
【００１４】
これらの何れか一つに記載の空調装置において、熱線抵抗は、絶縁性の高い円筒状部材上に白金薄膜を螺旋状に加工して配設されて成るか、或いは該円筒状部材上に白金線を螺旋状に巻回して成ること、熱線抵抗及び温度計は、絶縁性の高い基板部材上に白金薄膜抵抗を所定のパターンとして形成して配設されて成ることはそれぞれ好ましい。
【００１５】
他方、本発明によれば、上記何れか一つの空調装置において、熱線式流量検出手段は、ホイートストンブリッジ回路における熱線抵抗及び温度計の抵抗を除く一対の抵抗，制御回路，及び電位差検出回路が可変容量圧縮機における制御弁に内蔵されている空調装置が得られる。
【００１６】
更に、本発明によれば、上記何れか一つの空調装置において、エンジンを搭載した車両に搭載されると共に、エンジンの回転数を検出してエンジン回転数信号を出力するエンジン回転数検出手段を備え、更に、エンジン回転数信号，流量検出信号，及び冷媒循環量目標値に基づいて冷媒循環回路における冷媒不足を検知する冷媒不足検知手段を備えた空調装置が得られる。この空調装置において、冷媒不足検知手段は、少なくとも流量検出信号及び冷媒循環量目標値の差値に基づいて冷媒不足を検知することは好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る空調装置の電子制御系要部構成を示したブロック図である。この空調装置の場合も、自動車等の車両に搭載される可変容量圧縮機を含むと共に、図示されない凝縮器，減圧装置（膨張弁），及び蒸発器から成る冷媒循環回路を備えて構成されるもので、ここでの電子制御系要部は、各種の外部情報を検出した結果を制御装置７０へ送出する外部情報検出手段と、外部情報検出手段からの各種の外部情報に基づいて後述する可変容量圧縮機の制御弁４３を通してそのコイルへと駆動回路８０から出力する駆動信号の適切なデューティ比Ｄｔを演算出力することで空調制御全般を担う制御装置７０と、この制御装置７０からの指令に基づいて制御弁４３のコイルに対してデューティ制御された駆動信号を出力する駆動回路８０とを備えて構成されている。
【００１９】
このうち、外部情報検出手段は、可変容量圧縮機における冷媒循環量を検出して電気信号に変換した流量検出信号を出力する熱線式流量検出手段としての熱線式流量検出器７２と、外部から少なくとも冷媒循環回路における冷房負荷状態を含む冷媒循環動作状態を検出して冷媒動作状態信号を出力する冷媒状態検出手段としての冷媒状態検出器７１と、車両の乗員により操作されて空調装置のＯＮ／ＯＦＦ設定情報を出力するＡ／Ｃスイッチ７３と、車両の乗員により操作されて空調装置の所望する温度設定情報を示す設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）を出力する温度設定器７４と、冷媒循環回路における蒸発器の空気吹き出し側の近傍に設けられて蒸発器を通過することで冷却された吹き出し空気の温度Ｔｅ（ｔ）を検出して室温情報として出力する温度センサ７５と、車速Ｖを検出して出力する車速センサ７６，エンジン回転数ＮＥを検出して出力するエンジン回転数センサ７７，及びエンジンの吸気管に設けられたスロットル弁の開度（或いは角度）を検出してアクセル開度Ａｃ（ｔ）情報として出力するスロットルセンサ（アクセル開度センサ）７８に接続されると共に、これらの車両の運転状況に関する情報を送出する電子制御ユニットであるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７９とを備えて構成されている。
【００２０】
又、制御装置７０は、少なくともＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，タイマ，及びＩ／Ｏを備えたコンピュータに類似する制御ユニットであり、Ｉ／Ｏの出力端子には駆動回路８０が接続され、且つＩ／Ｏの入力端子には上述した外部情報検出手段の各部、即ち、冷媒状態検出器７１，熱線式流量検出器７２，Ａ／Ｃスイッチ７３，温度設定器７４，温度センサ７５，及びエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７９が接続されている。この制御装置７０は、外部情報検出手段から提供される各種外部情報に基づいて現在の状況を判断した上、駆動回路８０が制御弁４３のコイルに出力する駆動信号の適切なデューティ比Ｄｔを演算し、その演算されたデューティ比Ｄｔでの駆動信号の出力を駆動回路８０に指令する。これによって、可変容量圧縮機内のクランク圧Ｐｃを迅速に変更し、ひいてはピストンのストロークの迅速な変更（これは吐出容量でもあり、負荷トルクの大きさを反映する）を可能にする。
【００２１】
従って、制御装置７０は、設定差圧決定手段として機能すると共に、この制御装置７０と駆動回路８０及び制御弁４３とは、協働して熱線式流量検出器７２からの流量検出信号及び冷媒状態検出器７１からの冷媒動作状態信号を特徴的に含む各種外部情報に基づいて可変容量圧縮機における冷媒循環量目標値を定めると共に、流量検出信号及び冷媒循環量目標値を比較した結果に基づいて流量検出信号が冷媒循環量目標値に近付くように可変容量圧縮機における吐出容量を通常モードとしてフィードバック制御する吐出容量制御手段として構成される。
【００２２】
ここでの吐出容量制御手段は、特開２００１−１４０７６７号公報の図４に開示された構成のものと比べて外部情報検出手段において各種外部情報として熱線式流量検出手段である熱線式流量検出器７２からの流量検出情報、冷媒動作状態検出手段である冷媒動作状態検出器７１からの冷媒動作状態情報、及び後述する熱線式流量検出器７２に備えられる温度情報出力手段であるＲｃ抵抗値検出器８１からの温度計の温度情報（温度計の抵抗ＲｃであるＲｃ抵抗値で示される）を新たに加えていることにより、冷媒循環量の検出を一層精度良く適確に行うことができるため、これによって室温の安定維持を図るための制御の精度や応答性を含む基本機能が格段に向上され、且つ可変容量圧縮機の長寿命化を図るための吐出容量の制御も可能になっている。
【００２３】
ところで、上述した冷媒状態検出器７１が冷媒循環回路における冷媒循環動作状態として低圧側圧力を検出して低圧検出信号を出力する吸入圧力センサを含む構成とし、吐出容量制御手段が低圧検出信号に基づいて低圧側圧力目標値を定めると共に、低圧検出信号及び低圧側圧力目標値を比較した結果に基づいて低圧検出信号が低圧側圧力目標値に近付くように可変容量圧縮機における吐出容量を制御装置７０で設定された所定の圧力又は流量で先の通常モードのフィードバック制御との間で切り替え可能にフィードバック制御するように機能させることもでき、この場合にはエンジンの負荷制御や空調制御が一層向上される。
【００２４】
即ち、この吐出容量制御手段において、主に熱線式流量検出器７２からの流量検出情報に基づく通常モードのフィードバック制御と冷媒状態検出器７１からの冷媒の低圧検出情報に基づくフィードバック制御とを切り換える機能を構築すれば、それぞれの制御の利点を引き出した最適な制御が可能となり、空調の快適性とエンジンの負荷低減とを高い次元で調和させることが可能となる。特に低負荷領域では、蒸発器の着霜防止を図る上で低圧側のフィードバック制御を行わせ、高負荷領域では、エンジン負荷が大きく、急加速時等においてエンジン負荷を確実に低減できる通常モードのフィードバック制御を行わせるようにすれば好適である。
【００２５】
又、この吐出容量制御手段において、主にＲｃ抵抗値検出器８１からの温度計の温度情報（Ｒｃ抵抗値として得られるもの）と予め記憶装置等に定められた設定温度とを制御装置７０に備えられる温度比較手段で比較し、その比較結果により温度計の温度が設定温度を越えた場合に冷媒循環量が減少するか、或いは最小となるように可変容量圧縮機における吐出容量を制御すれば、空調装置の機能を損なうことなく、可変容量圧縮機の長寿命化が図られる。又、ここでの温度計にあっての温度情報に基づいて吐出容量制御手段により冷媒循環回路に備えられる凝縮器の送風機ファン（凝縮器ファン８３）の送風量を凝縮器ファン駆動回路８２を介して駆動制御するようにすれば、従来のように圧力スイッチや圧力センサを用いることなく凝縮器の制御が可能になる。
【００２６】
図２は、この空調装置の電子制御系要部に備えられる熱線式流量検出器７２の細部構成を示した回路図である。この熱線式流量検出器７２は、可変容量圧縮機を含む冷媒循環回路、好ましくは吐出室４１から図示しない凝縮器の入口までの間に配設されるもので、冷媒の流れに晒される熱線抵抗Ｒｓ及び温度計の抵抗Ｒｃと冷媒の流れに晒されない一対の抵抗Ｒ１，Ｒ２とを接続して構成されるホイートストンブリッジ回路と、ホイートストンブリッジ回路における熱線抵抗Ｒｓ及び温度計の抵抗Ｒｃが位置される入力側から所定の電圧Ｖを印加して熱線抵抗Ｒｓ及び温度計の抵抗Ｒｃにおける抵抗値変化から得られる冷媒温度差が一定となるように熱線抵抗Ｒｓに流れる電流Ｉを制御する制御回路７２ａと、ホイートストンブリッジ回路における一対の抵抗Ｒ１，Ｒ２が位置される接地接続された出力側と熱線抵抗Ｒｓ及び一対の抵抗Ｒ１，Ｒ２の一方のもの（Ｒ２）の間とにおける出力電位差を検出して流量検出信号を取得する電位差検出回路７２ｂとを備えて構成されている。又、温度計の抵抗Ｒｃ及び抵抗Ｒ１の両端はＲｃ抵抗値検出器８１に接続されており、Ｒｃ抵抗値検出器８１では温度計の抵抗Ｒｃの両端電圧Ｖ_ＲＣと抵抗Ｒ１の両端電圧Ｖ_Ｒ１とから温度情報を示すＲｃ抵抗値をＲｃ＝Ｖ_ＲＣ・Ｒ１／Ｖ_Ｒ１なる関係式で得てＲｃ抵抗値信号として出力する。但し、ここではＲ１が既知定数であり、Ｒｃが予め温度との相関で求められていることを前提としている。
【００２７】
以下は、この熱線式流量検出器７２における冷媒流量検出の原理を説明する。冷媒の流れの中に置かれた熱線抵抗Ｒｓから冷媒への伝熱係数ｈは、α，βを定数とし、Ｇを冷媒の重量（質量）とした場合、ｈ＝α＋β（Ｇ）^１／２なる関係が成立する。又、この関係で熱線抵抗Ｒｓに加える電力（発熱量）の均衡を考えれば、熱線抵抗Ｒｓに関する印加電圧をＶ，供給電流をＩ，断面積をＡ，温度をＴｈとし、冷媒温度をＴａとした場合、Ｖ・Ｉ＝｛α＋β（Ｇ）^１／２｝・Ａ・（Ｔｈ−Ｔａ）なる関係が成立する。
【００２８】
そこで、温度差（Ｔｈ−Ｔａ）を熱線抵抗Ｒｓ及び温度計の抵抗Ｒｃにおける抵抗値変化としてホイートストンブリッジ回路を構成して検出するものとし、温度差（Ｔｈ−Ｔａ）を一定となるように供給電流Ｉを制御すれば、温度差（Ｔｈ−Ｔａ）が一定である場合には上述した関係において、Ｖ・Ｉはα＋β（Ｇ）^１／２（＝ｈ）に対して比例する関係となる。又、熱線抵抗Ｒｓに関する印加電圧Ｖは、Ｒｈを熱線抵抗Ｒｓの抵抗値とした場合、Ｖ＝Ｉ・Ｒｈなる関係が成立するため、供給電流Ｉと｛α＋β（Ｇ）^１／２｝^１／２との相関関係が成立する。ここでの供給電流Ｉは、冷媒の重量Ｇの関数となるため、冷媒の密度，圧力，温度補正等を行う必要無く冷媒循環量を電気信号（流量検出信号）として取り出すことができる。この流量検出信号は、各種外部情報の一つとして上述した制御装置７０に送出され、制御装置７０では各種外部情報に基づいて冷媒循環量目標値を定めた上、流量検出信号と比較した結果に基づいて流量検出信号が冷媒循環量目標値に近付くように可変容量圧縮機の制御弁４３に対する駆動信号を制御するが、このとき冷媒循環量目標値に対して流量検出信号が少なければ駆動信号によりコイルへ流れ込む電流を大きくして可変容量圧縮機における吐出室及びクランク室間の通路を狭くするか、或いは閉じてクランク室圧Ｐｃを下げて斜板の傾角を大きくして冷媒循環量を大きくなるようにする。
【００２９】
因みに、上述した空調装置の電子制御系要部の場合、エンジン回転数センサ７７を備えていることにより、更に、エンジン回転数センサ７７からのエンジン回転数信号，熱線式流量検出器７２からの流量検出信号，及び制御装置７０で得られる冷媒循環量目標値に基づいて冷媒循環回路における冷媒不足を検知する図示されない冷媒不足検知手段を備える構成とし、この冷媒不足検知手段によって少なくとも流量検出信号及び冷媒循環量目標値の差値に基づいて冷媒不足を検知するようにすれば、冷媒の漏れの発生を予測することが可能となり、冷媒不足の場合に生じる可変容量圧縮機の焼損を防止するように対策できるので、一層好ましい。
【００３０】
図３は、上述した熱線式流量検出器７２に備えられる熱線抵抗Ｒｃの具体的構造を例示したもので、同図（ａ）は一形態のものを一部破断して示した側面図に関するもの，同図（ｂ）は他形態のものを一部破断して示した側面図に関するものである。
【００３１】
図３（ａ）に示される熱線抵抗Ｒｃの場合、絶縁性の高い円筒状部材９０上に白金薄膜９１を螺旋状に加工して配設し、リード線９３が接続される両端導体部分の接続部分近傍を導電性接着剤９２で固着した構造となっている。
【００３２】
図３（ｂ）に示される熱線抵抗Ｒｃの場合、同様な絶縁性の高い円筒状部材９０上に白金線９４を螺旋状に巻回し、リード線９３が接続される両端導体部分の接続部分近傍を導電性接着剤９２で固着した構造となっている。
【００３３】
こうした何れの構造による熱線抵抗Ｒｃを適用した場合においても、白金薄膜９１や白金線９４の材料である白金についての温度に対する抵抗特性が比較的直線に近いため、制御回路７２ａを簡略化した構成にすることができる。
【００３４】
図４は、上述した熱線式流量検出器７２に備えられる熱線抵抗Ｒｃ及び温度計の簡易な構造を例示した平面図である。ここでは、絶縁性の高い絶縁性基板（部材）９５上の両方の主面に白金薄膜抵抗９６による所定のパターンを形成することで熱線抵抗Ｒｃ及び温度計を配設した構造となっており、この場合には絶縁性基板９５上に熱線抵抗Ｒｃ及び温度計を一体化して設けることが可能であるため、センサを小型化して作製できる上、取り付けが簡単になる。
【００３５】
ところで、こうした熱線抵抗Ｒｃ及び温度計を可変容量圧縮機における吐出側に設置すれば、温度計によって吐出される冷媒ガスの温度測定が可能になるので、可変容量圧縮機の寿命を著しく損なう温度を越えないように吐出容量を制御する（先に述べた吐出容量制御手段で温度計の温度情報と設定温度との比較結果により温度計の温度が設定温度を越えた場合に冷媒循環量が減少するように可変容量圧縮機における吐出容量を制御する機能を示す）ことで長寿命化が図られる。周知の温度スイッチのオン・オフ信号により可変容量圧縮機を保護する場合と比べると、温度スイッチにより可変容量圧縮機の吐出容量を最小に維持するタイプのものであれば圧縮機を保護できるが、この場合には温度スイッチの周囲温度が設定温度以下に達するまでの間、圧縮機が圧縮の仕事を行うことができず、この間に空調装置の基本機能が著しく損なわれることになってしまうが、本願発明の場合のように温度計の温度が設定温度を越えた場合に冷媒循環量が減少するように吐出容量を制御すれば、空調装置の基本機能を損なうことなく、可変容量圧縮機の長寿命化が図られる。
【００３６】
更に、冷媒循環量が減少するように可変容量圧縮機の吐出容量を制御しても、吐出される冷媒ガスの温度上昇が継続する場合があり、こうした場合には圧縮機内部に何らかの異常が発生したものと予想される。このような場合、瞬時に吐出容量を最小に維持（先に述べた吐出容量制御手段で温度計の温度情報と設定温度との比較結果により温度計の温度が設定温度を越えた場合に冷媒循環量が最小となるように可変容量圧縮機における吐出容量を制御する機能を示す）し、空調装置の冷媒循環回路内に圧縮機内部部品の摩耗分等による異物が拡散することを最小限に抑えることができる。通常、圧縮機の損傷が激しい場合には空調装置の冷媒循環回路を洗浄したり、或いは各構成部品を交換することが必要となり、経済的負担も大きくなってしまうが、異常事態に際して吐出容量を最小に制御する機能を有していれば可変容量圧縮機を交換するだけで継続的に使用することが可能になる。
【００３７】
加えて、温度計によって吐出される冷媒ガスの温度測定が可能になれば、吐出される冷媒ガスの温度及び圧力の相関性が高いため、冷媒ガスの温度が分かれば冷媒ガスの圧力を推定することが可能になる。これによって、上述したように温度計の温度情報に基づいて吐出容量制御手段で冷媒循環回路に備えられる凝縮器の送風機ファンの送風量を制御するようにすれば、従来のように圧力スイッチや圧力センサを用いることなく凝縮器の制御が可能になる。
【００３８】
図５は、この空調装置の冷媒循環回路に備えられる可変容量圧縮機１の基本構成を例示した側面断面図である。この可変容量圧縮機１は、斜板式のもので、シリンダブロック２４とフロントハウジング２３とに内部機構が収納され、フロントハウジング２３に取り付けられたプーリ４を持った動力伝達機構（外部駆動源であるエンジンから動力伝達される）における球軸受３の内輪が固定されるようになっており、シリンダブロック２４には数個のシリンダ２４ａが設けられ、各シリンダ２４ａにピストン２５が往復運動可能に挿入されている。その他の内部機構として回転軸２の左右両側は、フロントハウジング２３に設置されたラジアル軸受２６とシリンダブロック２４に設置されたラジアル軸受２７とにより支持される。回転軸２には、ロータ２８が固定されると共に、斜板支持体２９が所定の角度の範囲内で傾斜可能に挿通され、ロータ２８のアーム２８ａに設けられたトラック状孔２８ｂに斜板支持体２９のアーム２９ａに設けられたピン２９ｂが移動可能に挿入されている。ロータ２８と斜板支持体２９との間の回転軸２には、圧縮コイルばね３０が巻き付けられている。斜板支持体２９には、斜板３１が固定され、各ピストン２５と斜板３１の表裏両面との間にスライディングシュー３２が設置される。尚、ロータ２８とフロントハウジング２３との間にはスラスト軸受２２を設置することでロータ２８に加えられる左方向のスラストを受けるようになっている。
【００３９】
一方、シリンダブロック２４には、中心域に位置する吐出室４１とそれを取り囲む吸入室４２とが区画形成されると共に、各シリンダ２４ａのボアに対応して吸入ポート及びこれを開閉する吸入弁、並びに吐出ポート及びこれを開閉する吐出弁が形成された弁形成体を持つリアハウジング４０が取り付けられ、更にリアハウジング４０における吐出室４１及びクランク室２１の間には給気通路を介してクランク室２１の圧力を調整するための制御弁４３が配設されている。
【００４０】
この可変容量圧縮機１の場合、動力伝達機構のプーリ４が回転すると、回転軸２は回転してロータ２８，斜板支持体２９，斜板３１，及び各スライディングシュー３２を介して各ピストン２５を左右に往復運動させる。各ピストン２５のストロークは、斜板３１の傾斜角度により変化し、これによってガスの圧縮容量が制御される。このとき、空調装置の冷媒循環回路に備えられる蒸発器の出口から吸入室４２に導かれた冷媒ガスは、初期的には所定の吸入室圧Ｐｓを維持して各ピストン２５の往運動により吸入ポート及び吸入弁を介して各シリンダ２４ａのボアに吸入され、ここで各ピストン２５の復運動により所定の圧力まで圧縮された後、吐出ポート及び吐出弁を介して吐出室４１へ吐出されて吐出室圧Ｐｄへと変化する。
【００４１】
何れにしても、ここでの空調装置は、特開２００１−１４０７６７号公報の図４に開示された構成のものよりも流量検出精度が高められていると共に、冷媒動作状態も細かくモニタされた上で制御装置７０により駆動回路８０を通して駆動制御される制御弁４３による給気通路を介しての圧力制御が適確に行われるため、クランク室圧Ｐｃを一層微調整できるようになっている。
【００４２】
尚、上述した空調装置の電子制御系要部では、熱線式流量検出器７２を可変容量圧縮機１を含む冷媒循環回路、好ましくは吐出室４１から図示しない凝縮器の入口までの間に配設されるものとして説明したが、この熱線式流量検出器７２の図２で説明した細部構成におけるホイートストンブリッジ回路における熱線抵抗Ｒｓ及び温度計の抵抗Ｒｃを除く一対の抵抗Ｒ１，Ｒ２、制御回路７２ａ、及び電位差検出回路７２ｂは、可変容量圧縮機１における制御弁４３に内蔵するように構成しても良い。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明の空調装置によれば、従来の空調装置に対する空調制御を担う制御装置を含む電子制御系要部を改良し、外部情報検出手段において各種外部情報として熱線式流量検出手段からの流量検出情報、冷媒状態検出手段からの冷媒動作状態情報、及び熱線式流量検出手段に備えられる温度情報出力手段からの温度計の温度情報を新たに加えていることにより、冷媒循環量の検出を一層精度良く適確に行うことができ、吐出容量制御手段に係る制御装置により駆動回路を通して駆動制御される冷媒循環回路に備えられる可変容量圧縮機の制御弁による給気通路を介しての圧力制御が適確に行われると共に、空調機能を損なうことなく可変容量圧縮機の寿命を損なう温度を越えないように可変容量圧縮機における吐出容量の制御を行い、異常時には吐出容量を最小に制御する他、冷媒循環回路に備えられる凝縮器の送風機ファンの送風量も制御しているため、この結果として、可変容量圧縮機におけるクランク室圧を一層微調整でき、従来装置よりも簡単な構成で冷媒循環量の検出を一層精度良く適確に行うことができると共に、室温の安定維持を図るための制御の精度や応答性を含む基本機能（エンジンの負荷制御や空調制御を示す）が格段に向上し、しかも可変容量圧縮機の長寿命化や異常時の冷媒循環回路への保護を図るための吐出容量の制御も可能になる上、従来のように圧力スイッチや圧力センサを用いることなく凝縮器の制御も可能になる等、様々な長所を奏するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る空調装置の電子制御系要部構成を示したブロック図である。
【図２】図１で説明した空調装置の電子制御系要部に備えられる熱線式流量検出器の細部構成を示した回路図である。
【図３】図２に示す熱線式流量検出器に備えられる熱線抵抗の具体的構造を例示したもので、（ａ）は一形態のものを一部破断して示した側面図に関するもの，（ｂ）は他形態のものを一部破断して示した側面図に関するものである。
【図４】図２に示す熱線式流量検出器に備えられる熱線抵抗及び温度計の簡易な構造を例示した平面図である。
【図５】図１で説明した空調装置の冷媒循環回路に備えられる可変容量圧縮機１の基本構成を例示した側面断面図である。
【図６】従来の空調装置の冷媒循環回路における二つの圧力監視点間の冷媒の流れによる差圧検出の精度を向上させるための一つの手法を適用した場合の要部構成を示した概略図である。
【図７】従来の空調装置の冷媒循環回路における二つの圧力監視点間の冷媒の流れによる差圧検出の精度を向上させるための他の手法を適用した場合の要部構成を示した概略図である。
【符号の説明】
１　可変容量圧縮機
２　回転軸
３　球軸受
４　プーリ
２１　クランク室
２２　スラスト軸受
２３　フロントハウジング
２４　シリンダブロック
２４ａ　シリンダ
２５　ピストン
２６，２７　ラジアル軸受
２８　ロータ
２８ａ　アーム
２８ｂ　トラック状孔
２９　斜板支持体
２９ａ　アーム
２９ｂ　ピン
３０　圧縮コイルばね
３１　斜板
３２　スライディングシュー
４０　リアハウジング
４１　吐出室
４２　吸入室
４３　制御弁
７０　制御装置
７１　冷媒状態検出器
７２　熱線式流量検出器
７２ａ　制御回路
７２ｂ　電位差検出回路
７３　Ａ／Ｃスイッチ
７４　温度設定器
７５　温度センサ
７６　車速センサ
７７　エンジン回転数センサ
７８　スロットルセンサ（アクセル開度センサ）
７９　エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
８０　駆動回路
８１　Ｒｃ抵抗値検出器
８２　凝縮器ファン駆動回路
８３　凝縮器ファン
９０　円筒状部材
９１　白金薄膜
９２　導電性接着剤
９３　リード線
９４　白金線
９５　絶縁性基板
９６　白金薄膜抵抗
１００　差圧センサ
１０１　絞り

Claims

可変容量圧縮機を含む冷媒循環回路を備えた空調装置において、前記可変容量圧縮機における冷媒循環量を検出して電気信号に変換した流量検出信号を出力する熱線式流量検出手段と、外部から少なくとも前記冷媒循環回路における冷房負荷状態を含む冷媒循環動作状態を検出して冷媒動作状態信号を出力する冷媒状態検出手段と、前記流量検出信号及び前記冷媒動作状態信号に基づいて前記可変容量圧縮機における冷媒循環量目標値を定めると共に、該流量検出信号及び該冷媒循環量目標値を比較した結果に基づいて該流量検出信号が該冷媒循環量目標値に近付くように該可変容量圧縮機における吐出容量を通常モードとしてフィードバック制御する吐出容量制御手段とを備えたことを特徴とする空調装置。
請求項１記載の空調装置において、前記冷媒状態検出手段は、少なくとも前記冷媒循環回路における前記冷媒循環動作状態として低圧側圧力を検出して低圧検出信号を出力する吸入圧力センサを含み、前記吐出容量制御手段は、前記低圧検出信号に基づいて低圧側圧力目標値を定めると共に、該低圧検出信号及び該低圧側圧力目標値を比較した結果に基づいて該低圧検出信号が該低圧側圧力目標値に近付くように前記可変容量圧縮機における吐出容量を前記通常モードのフィードバック制御との間で切り替え可能にフィードバック制御することを特徴とする空調装置。
請求項１又は２記載の空調装置において、前記熱線式流量検出手段は、前記可変容量圧縮機を含む前記冷媒循環回路の吐出室から凝縮器の入口までの間に配設されたことを特徴とする空調装置。
請求項１〜３の何れか一つに記載の空調装置において、前記熱線式流量検出手段は、冷媒の流れに晒される熱線抵抗及び温度計の抵抗と冷媒の流れに晒されない一対の抵抗とを接続して構成されるホイートストンブリッジ回路と、前記ホイートストンブリッジ回路における前記熱線抵抗及び前記温度計の抵抗が位置される入力側から所定の電圧を印加して該熱線抵抗及び該温度計の抵抗における抵抗値変化から得られる冷媒温度差が一定となるように該熱線抵抗に流れる電流を制御する制御回路と、前記ホイートストンブリッジ回路における前記一対の抵抗が位置される接地接続された出力側と前記熱線抵抗及び該一対の抵抗の一方のものの間とにおける出力電位差を検出して前記流量検出信号を取得する電位差検出回路とを備えたことを特徴とする空調装置。
請求項４記載の空調装置において、前記温度計の温度情報を出力する温度情報出力手段と、予め定められた設定温度と前記温度計にあっての前記温度情報とを比較する温度比較手段とを備え、前記吐出容量制御手段は、前記温度比較手段の比較結果により前記温度計の温度が前記設定温度を越えた場合に冷媒循環量が減少するように前記可変容量圧縮機の吐出容量を制御することを特徴とする空調装置。
請求項４記載の空調装置において、前記温度計の温度情報を出力する温度情報出力手段と、予め定められた設定温度と前記温度計にあっての前記温度情報とを比較する温度比較手段とを備え、前記吐出容量制御手段は、前記温度比較手段の比較結果により前記温度計の温度が前記設定温度を越えた場合に冷媒循環量が最小となるように前記可変容量圧縮機の吐出容量を制御することを特徴とする空調装置。
請求項４記載の空調装置において、前記温度計の温度情報を出力する温度情報出力手段を備え、前記吐出容量制御手段は、前記温度計にあっての前記温度情報に基づいて前記冷媒循環回路に備えられる凝縮器の送風機ファンの送風量を駆動制御することを特徴とする空調装置。
請求項４〜７の何れか一つに記載の空調装置において、前記熱線抵抗は、絶縁性の高い円筒状部材上に白金薄膜を螺旋状に加工して配設されて成るか、或いは該円筒状部材上に白金線を螺旋状に巻回して成ることを特徴とする空調装置。
請求項４〜７の何れか一つに記載の空調装置において、前記熱線抵抗及び前記温度計は、絶縁性の高い基板部材上に白金薄膜抵抗を所定のパターンとして形成して配設されて成ることを特徴とする空調装置。
請求項４〜９の何れか一つに記載の空調装置において、前記熱線式流量検出手段は、前記ホイートストンブリッジ回路における前記熱線抵抗及び前記温度計の抵抗を除く前記一対の抵抗，前記制御回路，及び前記電位差検出回路が前記可変容量圧縮機における制御弁に内蔵されていることを特徴とする空調装置。
請求項１〜１０の何れか一つに記載の空調装置において、エンジンを搭載した車両に搭載されると共に、前記エンジンの回転数を検出してエンジン回転数信号を出力するエンジン回転数検出手段を備え、更に、前記エンジン回転数信号，前記流量検出信号，及び前記冷媒循環量目標値に基づいて前記冷媒循環回路における冷媒不足を検知する冷媒不足検知手段を備えたことを特徴とする空調装置。
請求項１１記載の空調装置において、前記冷媒不足検知手段は、少なくとも前記流量検出信号及び前記冷媒循環量目標値の差値に基づいて冷媒不足を検知することを特徴とする空調装置。