JP2004101145A

JP2004101145A - 蒸気圧縮式冷凍機及び圧縮機の固着検出装置

Info

Publication number: JP2004101145A
Application number: JP2002266948A
Authority: JP
Inventors: Takuya Tanihata; 谷畑　拓也
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02
Also published as: US6826919B2; US20040050085A1

Abstract

【課題】圧縮機の固着現象（ロック現象）を精度良く検出する。
【解決手段】少なくとも内気温度ＴＲとエバ後温度ＴＥとの温度差及び制御電流値Ｉ（ｎ）に基づいて圧縮機１にロック現象が発生したか否かを判定する。これにより、高圧側圧力のみに基づいてロック現象が発生したか否かを判定する発明に比べて誤検出を防止できる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気圧縮式冷凍機に関するもので、車両用空調装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、高圧側の冷媒圧力に基づいて圧縮機の摺動部が固着（ロック）したか否かを判定している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平８−２０１５１号公報
【０００４】
【解決しようとする課題】
しかし、高圧側の冷媒圧力は、蒸気圧縮式冷凍機の熱負荷（空調負荷）変動に呼応して変動するので、高圧側の冷媒圧力に基づいて圧縮機がロックしたか否かを判定する手法では、圧縮機がロックしたか否かを正確に検出することが難しく、固着現象（ロック現象）を誤検出してしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な蒸気圧縮式冷凍機を提供し、第２には、固着現象（ロック現象）を誤検出を防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮するとともに、吐出容量を変化させることができる圧縮機（１）と、圧縮機（１）の吐出容量を制御する容量制御手段（９）と、高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器（２）と、低圧冷媒と空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）と、低圧側熱交換器（４）にて熱交換する前の空気と低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気との温度差を検出する温度差検出手段（９）と、圧縮機（１）の吐出容量を所定容量以上とする制御信号が容量制御手段（９）から発せられ、かつ、温度差検出手段（９）により検出された温度差が所定温度差以下となったときに、圧縮機（１）の摺動部が固着したものとみなすロック判定手段（９）とを備えることを特徴とする。
【０００７】
これにより、高圧側圧力のみに基づいてロック現象が発生したか否かを判定する発明に比べて誤検出を防止でき得る。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、冷媒を圧縮するとともに、吐出容量を変化させることができる圧縮機（１）と、圧縮機（１）の吐出容量を制御する容量制御手段（９）と、高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器（２）と、高圧冷媒の圧力を検出する圧力検出手段（５）と、低圧冷媒と空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）と、低圧側熱交換器（４）にて熱交換する前の空気と低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気との温度差を検出する温度差検出手段（９）と、圧縮機（１）の吐出容量を所定容量以上とする制御信号が容量制御手段（９）から発せられ、かつ、温度差検出手段（９）により検出された温度差が所定温度差以下となり、かつ、圧力検出手段（５）が検出した圧力が減少傾向にあるときに、圧縮機（１）の摺動部が固着したものとみなすロック判定手段（９）とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、高圧側圧力のみに基づいてロック現象が発生したか否かを判定する発明に比べて誤検出を防止でき得る。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、冷媒を圧縮するとともに、吐出容量を変化させることができる圧縮機（１）と、圧縮機（１）の吐出容量を制御する容量制御手段（９）と、高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器（２）と、高圧冷媒の圧力を検出する圧力検出手段（５）と、低圧冷媒と空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）と、低圧側熱交換器（４）にて熱交換する前の空気と低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気との温度差を検出する温度差検出手段（９）と、低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気の温度を検出するエバ後温度検出手段（６）と、圧縮機（１）の吐出容量を所定容量以上とする制御信号が容量制御手段（９）から発せられ、かつ、温度差検出手段（９）により検出された温度差が所定温度差以下となり、かつ、圧力検出手段（５）が検出した圧力が減少傾向となり、かつ、エバ後温度検出手段（６）が検出した温度が上昇傾向にあるときに、圧縮機（１）の摺動部が固着したものとみなすロック判定手段（９）とを備えることを特徴とする。
【００１１】
これにより、高圧側圧力のみに基づいてロック現象が発生したか否かを判定する発明に比べて誤検出を防止でき得る。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、冷媒を圧縮するとともに、吐出容量を変化させることができる圧縮機（１）と、圧縮機（１）の吐出容量を制御する容量制御手段（９）と、高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器（２）と、高圧冷媒の圧力を検出する圧力検出手段（５）と、低圧冷媒と空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）と、低圧側熱交換器（４）にて熱交換する前の空気と低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気との温度差を検出する温度差検出手段（９）と、低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気の温度を検出するエバ後温度検出手段（６）と、圧縮機（１）の吐出容量を所定容量以上とする制御信号が容量制御手段（９）から発せられ、かつ、温度差検出手段（９）により検出された温度差が所定温度差以下となり、かつ、圧力検出手段（５）が検出した圧力が減少傾向となり、かつ、エバ後温度検出手段（６）が検出した温度が上昇傾向にあり、かつ、低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気の目標温度とエバ後温度検出手段（６）が検出した温度との温度差の絶対値が所定値を超えたときに、圧縮機（１）の摺動部が固着したものとみなすロック判定手段（９）とを備えることを特徴とする。
【００１３】
これにより、高圧側圧力のみに基づいてロック現象が発生したか否かを判定する発明に比べて誤検出を防止でき得る。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、冷媒を圧縮するとともに、吐出容量を変化させることができる圧縮機（１）、圧縮機（１）の吐出容量を制御する容量制御手段（９）、高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器（２）、及び低圧冷媒と空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）を有する蒸気圧縮式冷凍機に適用され、圧縮機（１）の摺動部が固着したか否かを判定する圧縮機の固着検出装置であって、低圧側熱交換器（４）にて熱交換する前の空気と低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気との温度差を検出する温度差検出手段（９）と、圧縮機（１）の吐出容量を所定容量以上とする制御信号が容量制御手段（９）から発せられ、かつ、温度差検出手段（９）により検出された温度差が所定温度差以下となったときに、圧縮機（１）の摺動部が固着したものとみなすことを特徴とする。
【００１５】
これにより、高圧側圧力のみに基づいてロック現象が発生したか否かを判定する発明に比べて誤検出を防止でき得る。
【００１６】
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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機を車両用空調装置に適用したものであって、図１は蒸気圧縮式冷凍機（車両用空調装置）の模式図であり、図２は圧縮機の固着現象（ロック現象）を検出するための制御フローチャートである。
【００１８】
圧縮機１は冷媒を吸入圧縮する可変容量型圧縮機であり、本実施形態では、Ｖベルトを介して走行用エンジン（図示せず。）の動力を圧縮機１に伝達しており、圧縮機１はエンジンの始動・停止に機械的に連動して始動・停止する。
【００１９】
なお、Ｖベルトが掛けられるプーリには、伝達トルクが所定トルク以上となったときにトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ機構が内蔵されている。
【００２０】
因みに、可変容量型圧縮機とは、圧縮機が１回転する際に吐出される吐出流量を変化させることができるものであり、本実施形態では、斜板の傾斜角を変化させることによりピストンストロークを変化させて吐出容量を変化させる斜板型可変容量圧縮機を採用している。
【００２１】
なお、本実施形態では、斜板室内の圧力を制御する制御バルブを制御することにより圧縮機１の吐出容量を制御しており、具体的には、吐出容量を増大させるときには制御バルブへの通電電流値又は通電デューティ比（以下、制御電流値と呼ぶ。）を大きくし、吐出容量を減少させるときには制御電流値を小さくする。
【００２２】
放熱器２は圧縮機１から吐出した高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器であり、膨脹弁３は放熱器２から流出した高圧冷媒を減圧する減圧器であり、蒸発器４は膨脹弁３にて減圧された低圧冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器である。
【００２３】
なお、本実施形態では、膨脹弁３として、蒸発器４の出口側冷媒の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨脹弁を採用している。
【００２４】
圧力センサ５は、高圧冷媒、つまり膨脹弁３にて減圧される前の冷媒の圧力を検出する圧力検出手段であり、エバ後温度センサ６は蒸発器４にて熱交換を終えた空気温度を検出するエバ後温度検出手段であり、内気センサ７は室内の空気温度を検出する内気温度検出手段であり、外気センサ８は室外の空気温度を検出する外気温度検出手段である。
【００２５】
そして、電子制御装置９は、各センサ５〜８の検出信号に基づいて圧縮機１の吐出容量、送風機１０の送風量及び内外気切換装置（図示せず。）等を制御する。
【００２６】
なお、内外気切換装置とは、通常、送風機１０の空気流れに配置されて送風機１０に室内空気を導入する場合（以下、内気モードと呼ぶ。）と室外空気を導入する場合（以下、外気モードと呼ぶ。）とを切り換えるものである。
【００２７】
次に、圧縮機１のロック現象を検出するための制御を図２に基づいて述べる。
【００２８】
車両用空調装置、つまり蒸気圧縮式冷凍機が稼働中であるか否かを検出する（Ｓ１００）。なお、本実施形態では、制御電流値が最小値より大きいときに圧縮機１、つまり蒸気圧縮式冷凍機が稼働中であるとみなす。
【００２９】
そして、吸い込みモードが内気モードであるか外気モードであるかを判定し（Ｓ１１０）、内気モードである場合には、前回の制御電流値Ｉ（ｎ−１）と今回の制御電流値Ｉ（ｎ）とを比較する（Ｓ１２０）。なお、Ｓ１００にて蒸気圧縮式冷凍機が停止中であると判定された場合、及びＳ１１０にて外気モードであると判定された場合には、Ｓ１００に戻る。
【００３０】
因みに、制御電流値Ｉは、後述する目標エバ後温度が所定温度となるように制御され、目標エバ後温度は、原則として３℃〜４℃程度に設定されるが、例えば外気温度が低くなるほど低くなるように変化させてもよい。
【００３１】
そして、今回の制御電流値Ｉ（ｎ）が前回の制御電流値Ｉ（ｎ−１）より大きい場合には、圧縮機１がロックして蒸発器４で発生する冷凍能力が減少しているおそれがあるものとみなして、高圧冷媒の圧力を検出して今回検出した冷媒圧力Ｐ（ｎ）と前回検出した冷媒圧力Ｐ（ｎ−１）とを比較し（Ｓ１３０）、今回検出した冷媒圧力Ｐ（ｎ）が前回検出した冷媒圧力Ｐ（ｎ−１）以下の場合には、圧縮機１がロックして蒸発器４で発生する冷凍能力が減少しているおそれがあるものとみなして、蒸発器４にて熱交換を終えた空気温度を検出して今回検出したエバ後温度ＴＥ（ｎ）と前回検出したエバ後温度ＴＥ（ｎ−１）とを比較する（Ｓ１４０）。
【００３２】
なお、今回の制御電流値Ｉ（ｎ）が前回の制御電流値Ｉ（ｎ−１）以下の場合、及び今回検出した冷媒圧力Ｐ（ｎ）が前回検出した冷媒圧力Ｐ（ｎ−１）より高い場合には、Ｓ１００に戻る。
【００３３】
そして、今回検出したエバ後温度ＴＥ（ｎ）が前回検出したエバ後温度ＴＥ（ｎ−１）以上の場合には、圧縮機１がロックして蒸発器４で発生する冷凍能力が減少しているおそれがあるものとみなして、今回検出したエバ後温度ＴＥ（ｎ）と蒸発器４にて熱交換を終えた空気の目標温度（目標エバ後温度）ＴＥＯとの温度差の絶対値が所定温度温度差以下であるか否かを判定し（Ｓ１５０）、今回検出したエバ後温度ＴＥ（ｎ）と目標エバ後温度ＴＥＯの温度差の絶対値が所定温度温度差より大きい場合には、圧縮機１がロックして蒸発器４で発生する冷凍能力が減少しているおそれがあるものとみなして、内気温度ＴＲ、つまり蒸発器４にて熱交換する前の空気温度と今回検出したエバ後温度ＴＥ（ｎ）との温度差の絶対値が所定温度温度差以下であり、かつ、今回の制御電流値Ｉ（ｎ）が所定の制御電流値以上であるか否かを判定し（Ｓ１６０）、内気温度ＴＲと今回検出したエバ後温度ＴＥ（ｎ）との温度差の絶対値が所定温度温度差以下であり、かつ、今回の制御電流値Ｉ（ｎ）が所定の制御電流値以上である場合には、圧縮機１にてロック現象が発生したものとみなして内気モードを外気モードに切り換えて、室内の窓ガラスが曇ってしまうことを防止する（Ｓ１７０）。
【００３４】
なお、今回検出したエバ後温度ＴＥ（ｎ）が前回検出したエバ後温度ＴＥ（ｎ−１）より小さい場合、及び内気温度ＴＲと今回検出したエバ後温度ＴＥ（ｎ）との温度差の絶対値が所定温度温度差より大きく、かつ、今回の制御電流値Ｉ（ｎ）が所定の制御電流値未満である場合には、Ｓ１００に戻る。
【００３５】
なお、上述の作動説明から明らかなように、本実施形態では、電子制御装置９が「特許請求の範囲」に記載された容量制御手段、温度差検出手段及びロック判定手段に相当するものである。
【００３６】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３７】
本実施形態では、少なくとも内気温度ＴＲとエバ後温度ＴＥとの温度差及び制御電流値Ｉ（ｎ）に基づいて圧縮機１にロック現象が発生したか否かを判定するので、高圧側圧力のみに基づいてロック現象が発生したか否かを判定する上記公報に記載の発明に比べて誤検出を防止できる。
【００３８】
また、本実施形態では、内気温度ＴＲとエバ後温度ＴＥとの温度差及び制御電流値Ｉ（ｎ）に加えて、高圧側圧力が減少傾向にあるか否か、エバ後温度が上昇傾向にあるか否か、及びエバ後温度ＴＥと目標エバ後温度との温度差を考慮してロック現象が発生したか否かを判定しているので、上記公報に記載の発明に比べて精度良くロック現象が発生したか否かを判定できる。
【００３９】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、内気温度ＴＲとエバ後温度ＴＥとの温度差、制御電流値Ｉ（ｎ）に加えて、高圧側圧力が減少傾向にあるか否か、エバ後温度が上昇傾向にあるか否か、及びエバ後温度ＴＥと目標エバ後温度との温度差を考慮してロック現象が発生したか否かを判定したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、Ｓ１６０のみでロック現象が発生したか否かを判定する、Ｓ１３０及びＳ１６０のみでロック現象が発生したか否かを判定する、又はＳ１３０、Ｓ１４０及びＳ１６０のみでロック現象が発生したか否かを判定する等、Ｓ１３０〜Ｓ１５０のうち少なくとも１つの判定ステップとＳ１６０よを組み合わせてロック現象が発生したか否かを判定してもよい。
【００４０】
また、上述の実施形態では、圧縮機１はエンジンの始動・停止に機械的に連動して始動・停止するように構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばエンジンと圧縮機１との間に電磁クラッチ等の動力を断続できる動力伝達手段を配置し、圧縮機１にロック現象が発生した場合には、吸い込みモードの如何よらず、エンジンから圧縮機１への動力伝達を遮断してもよい。
【００４１】
また、上述の実施形態では、内気モード時のみ圧縮機１にロック現象が発生したか否かを判定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、外気モード時に圧縮機１にロック現象が発生したか否かを判定してもよい。なお、この場合は、Ｓ１６０において、外気温度ＴＡＭと今回検出したエバ後温度ＴＥ（ｎ）との温度差の絶対値に基づいて判定する。
【００４２】
また、上述の実施形態では、車両用空調装置に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る圧縮機の固着現象（ロック現象）を検出するための制御フローチャートである。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…放熱器、３…膨脹弁、４…蒸発器。

Claims

冷媒を圧縮するとともに、吐出容量を変化させることができる圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）の吐出容量を制御する容量制御手段（９）と、
高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器（２）と、
低圧冷媒と空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）と、
前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換する前の空気と前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気との温度差を検出する温度差検出手段（９）と、
前記圧縮機（１）の吐出容量を所定容量以上とする制御信号が前記容量制御手段（９）から発せられ、かつ、前記温度差検出手段（９）により検出された温度差が所定温度差以下となったときに、前記圧縮機（１）の摺動部が固着したものとみなすロック判定手段（９）とを備えることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
冷媒を圧縮するとともに、吐出容量を変化させることができる圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）の吐出容量を制御する容量制御手段（９）と、
高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器（２）と、
高圧冷媒の圧力を検出する圧力検出手段（５）と、
低圧冷媒と空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）と、
前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換する前の空気と前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気との温度差を検出する温度差検出手段（９）と、
前記圧縮機（１）の吐出容量を所定容量以上とする制御信号が前記容量制御手段（９）から発せられ、かつ、前記温度差検出手段（９）により検出された温度差が所定温度差以下となり、かつ、前記圧力検出手段（５）が検出した圧力が減少傾向にあるときに、前記圧縮機（１）の摺動部が固着したものとみなすロック判定手段（９）とを備えることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
冷媒を圧縮するとともに、吐出容量を変化させることができる圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）の吐出容量を制御する容量制御手段（９）と、
高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器（２）と、
高圧冷媒の圧力を検出する圧力検出手段（５）と、
低圧冷媒と空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）と、
前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換する前の空気と前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気との温度差を検出する温度差検出手段（９）と、
前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気の温度を検出するエバ後温度検出手段（６）と、
前記圧縮機（１）の吐出容量を所定容量以上とする制御信号が前記容量制御手段（９）から発せられ、かつ、前記温度差検出手段（９）により検出された温度差が所定温度差以下となり、かつ、前記圧力検出手段（５）が検出した圧力が減少傾向となり、かつ、前記エバ後温度検出手段（６）が検出した温度が上昇傾向にあるときに、前記圧縮機（１）の摺動部が固着したものとみなすロック判定手段（９）とを備えることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
冷媒を圧縮するとともに、吐出容量を変化させることができる圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）の吐出容量を制御する容量制御手段（９）と、
高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器（２）と、
高圧冷媒の圧力を検出する圧力検出手段（５）と、
低圧冷媒と空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）と、
前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換する前の空気と前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気との温度差を検出する温度差検出手段（９）と、
前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気の温度を検出するエバ後温度検出手段（６）と、
前記圧縮機（１）の吐出容量を所定容量以上とする制御信号が前記容量制御手段（９）から発せられ、かつ、前記温度差検出手段（９）により検出された温度差が所定温度差以下となり、かつ、前記圧力検出手段（５）が検出した圧力が減少傾向となり、かつ、前記エバ後温度検出手段（６）が検出した温度が上昇傾向にあり、かつ、前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気の目標温度と前記エバ後温度検出手段（６）が検出した温度との温度差の絶対値が所定値を超えたときに、前記圧縮機（１）の摺動部が固着したものとみなすロック判定手段（９）とを備えることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
冷媒を圧縮するとともに、吐出容量を変化させることができる圧縮機（１）、前記圧縮機（１）の吐出容量を制御する容量制御手段（９）、高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器（２）、及び低圧冷媒と空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４）を有する蒸気圧縮式冷凍機に適用され、
前記圧縮機（１）の摺動部が固着したか否かを判定する圧縮機の固着検出装置であって、
前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換する前の空気と前記低圧側熱交換器（４）にて熱交換を終えた空気との温度差を検出する温度差検出手段（９）と、
前記圧縮機（１）の吐出容量を所定容量以上とする制御信号が前記容量制御手段（９）から発せられ、かつ、前記温度差検出手段（９）により検出された温度差が所定温度差以下となったときに、前記圧縮機（１）の摺動部が固着したものとみなすことを特徴とする圧縮機の固着検出装置。