JP2004183555A

JP2004183555A - 可変容量型圧縮機の制御装置およびその制御方法

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Publication number: JP2004183555A
Application number: JP2002351328A
Authority: JP
Inventors: Michiyasu Nosaka; 倫保野坂
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-07-02
Also published as: DE10355317A1

Abstract

【課題】吐出容量が可変されるものにおいて、冷凍サイクル中の冷媒充填量低下による焼き付きを防止可能とする可変容量型圧縮機の制御装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】一回転当たりの吐出容量を可変可能として、冷凍サイクル装置２００内の冷媒を圧縮する圧縮機１００と、冷凍サイクル装置２００の熱負荷に応じて圧縮機１００の吐出容量を可変させる制御装置３００とを有する可変容量型圧縮機の制御装置において、冷凍サイクル装置２００内における冷媒の充填量に応じて変化する冷媒温度Ｔｄ、Ｔｓあるいは圧縮機温度Ｔｈを検出する温度検出手段２６０を設け、制御装置３００は、温度検出手段２６０によって得られる温度が所定温度Ｔｄ１を越えた時に、圧縮機１００の吐出容量を低下させる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両用冷凍サイクル装置に配設される斜板式の可変容量型圧縮機の作動制御に適用して好適な可変容量型圧縮機の制御装置およびその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空調装置における圧縮機の作動制御にかかわる技術として、特許文献１に示されるものが知られている。これは、圧縮機の焼き付きの兆候を検出して、この兆候が検出されたときには、制御装置によって圧縮機の稼働率を低くするようにしたものである。更に具体的には、圧縮機は電磁クラッチによってエンジンからの駆動力が断続されて作動、停止するものであって、圧縮機の過負荷状態によって生ずる焼き付きの兆候の判定として圧縮機の温度、蒸発器空気温度等を用いており、これらの温度等に応じて電磁クラッチをＯＦＦすることで稼働率を低下させている。これにより、圧縮機の過負荷状態における焼き付きを防止するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５９−２０６６８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧縮機の焼き付きの原因としてはその他にも冷凍サイクル中の冷媒充填量の低下によるものが考えられるが、上記特許文献１においては、その点を考慮したものとはなっていない。因みに、冷媒充填量低下による圧縮機の焼き付きは、蒸発器において冷媒の過熱度が上がり冷媒温度（吸入側冷媒温度Ｔｓ、吐出側冷媒温度Ｔｄ）が上昇することによって生ずる（詳細は以下の実施例中で説明する）。
【０００５】
また、近年、吐出容量を可変可能とすることで電磁クラッチを不要とし、高度な制御によって作動される可変容量型圧縮機が多く使用されるようになっているが、この可変容量型圧縮機を用いた場合に、簡単な制御で上記冷媒充填量低下に伴う圧縮機の焼き付き防止を行うようにしたものは見られない。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、吐出容量が可変されるものにおいて、冷凍サイクル中の冷媒充填量低下による焼き付きを防止可能とする可変容量型圧縮機の制御装置およびその制御方法を提供することにある。
【０００７】
【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、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、一回転当たりの吐出容量を可変可能として、冷凍サイクル装置（２００）内の冷媒を圧縮する圧縮機（１００）と、冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷に応じて圧縮機（１００）の吐出容量を可変させる制御装置（３００）とを有する可変容量型圧縮機の制御装置において、冷凍サイクル装置（２００）内における冷媒の充填量に応じて変化する冷媒温度（Ｔｄ、Ｔｓ）あるいは圧縮機温度（Ｔｈ）を検出する温度検出手段（２６０）を設け、制御装置（３００）は、温度検出手段（２６０）によって得られる温度が所定温度（Ｔｄ１）を越えた時に、圧縮機（１００）の吐出容量を低下させることを特徴としている。
【０００９】
これにより、冷凍サイクル装置（２００）における蒸発器（２４０）での冷媒圧力が上がり冷媒充填量低下によって生じていた冷媒の過熱度が低下する。そして、圧縮機（１００）における吸入側冷媒温度（Ｔｓ）が低下するので、吐出側冷媒温度（Ｔｄ）、更には圧縮機温度（Ｔｈ）が低減され、圧縮機（１００）の焼き付きを防止することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、低下される吐出容量は、可変可能な最小吐出容量としたことを特徴としている。
【００１１】
これにより、圧縮機（１００）における吸入側冷媒温度（Ｔｓ）を最大限低減させることができるので、それに伴う吐出側冷媒温度（Ｔｄ）の低減度合いを大きくして焼き付き防止を効果的に行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、制御装置（３００）は、温度検出手段（２６０）によって検出される冷媒温度（Ｔｄ、Ｔｓ）あるいは圧縮機温度（Ｔｈ）のうち、冷媒温度（Ｔｄ、Ｔｓ）を用いて圧縮機（１００）の吐出容量を可変し、冷媒温度（Ｔｄ、Ｔｓ）は、圧縮機（１００）の吐出側における吐出側冷媒温度（Ｔｄ）としたことを特徴としている。
【００１３】
これにより、圧縮機（１００）内をほぼ直接的に示す温度を用いて吐出容量の制御ができるので、確実な焼き付き防止を行うことができる。
【００１４】
請求項４〜請求項６に記載の発明は、圧縮機（１００）の吐出容量の制御方法に関するものであり、その技術的意義は上記請求項１〜請求項３に記載の可変容量型圧縮機の制御装置と本質的に同じである。
【００１５】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図３に示し、まず、具体的な構成について図１を用いて説明する。
【００１７】
可変容量型圧縮機の制御装置１００Ａは、車両用の冷凍サイクル装置２００内に配設される圧縮機１００と高圧側温度センサ２６０と制御装置３００とから成る。尚、冷凍サイクル装置２００は、周知のように、上記圧縮機１００に加えて、圧縮された冷媒を液化凝縮する凝縮器２１０、凝縮された冷媒を気液分離する受液器２２０、受液器２２０から流出する液冷媒を断熱膨張させる膨張弁２３０、膨張した冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱により送風ファン２４１から送風される空気を冷却する蒸発器２４０が冷媒配管２５０によって順次接続されて閉回路を成すものである。
【００１８】
圧縮機１００は、車両エンジン（以下、エンジン）１の駆動力を受けて作動し、冷凍サイクル装置２００内の冷媒を高温高圧に圧縮するものである。ここでは１回転当りの吐出容量が制御装置３００によって可変される、いわゆる斜板式の可変容量型圧縮機としている。
【００１９】
更に具体的には、圧縮機１００のシャフトにはプーリ１１０が固定されており、プーリ１１０は、エンジン１のクランクプーリ１１とベルト１２を介して接続されており、エンジン１の駆動力を受けて回転駆動し、シャフトを回転させる。圧縮機１００内に形成された斜板室にはシャフトに支持される斜板が設けられており、更にこの斜板の外周部に設けられたシューを介して複数のピストンが接続されている。
【００２０】
また、圧縮機１００には、圧力制御弁１２０が設けられている。圧力制御弁１２０内にはコイルおよび弁体が設けられており、コイルに電気信号Ｉｃとして電流が供給されることによって磁力を受けて弁体が摺動する。この弁体の摺動によって、吐出室の圧力を斜板室に分配する、あるいは斜板室の圧力を吸入室に排出することで斜板室内の圧力を調整し、斜板の傾斜角度を変化させ、更にピストンのストロークを変化させて吐出容量を可変するようにしている。吐出容量は電気信号量（電流値）が大きくなるに従って増加し、ほぼゼロ（０％）の状態から圧縮機１００本来の吐出容量（１００％）まで可変可能となる。
【００２１】
高圧側温度センサ（以下、温度センサ）２６０は、本発明の温度検出手段を成すものであり、冷凍サイクル装置２００内の冷媒の温度を検出し、この検出信号を制御装置３００に出力する。温度センサ２６０は、ここでは圧縮機１００の吐出側、更に具体的には冷媒配管２５０において、圧縮機１００と凝縮器２１０との間に設けられており、圧縮機１００の吐出側冷媒温度Ｔｄを検出するようにしている。
【００２２】
制御装置３００は、Ａ／Ｃ要求、ユーザが設定する設定温度、室内温度および上記温度センサ２６０からの吐出側温度Ｔｄ等の信号が入力され、上記圧縮機１００の吐出容量を制御するものとして設けられている。
【００２３】
次に、以上の構成に基づく可変容量型圧縮機の制御装置１００Ａの作動について、図２、図３を用いて説明する。図２は圧縮機１００の吐出容量制御のための制御フローチャートであり、図３は冷媒充填量に対する各冷媒温度Ｔｄ、Ｔｓおよび圧縮機１００の吐出容量を示すグラフである。
【００２４】
まず、図２中のステップＳ１００でＡ／Ｃ要求信号に基づいてＡ／ＣをＯＮし、ステップＳ１１０で圧縮機１００の吐出容量が冷凍サイクル装置２００の熱負荷に見合った吐出容量になるように電気信号Ｉｃを圧力制御弁１２０に出力して圧縮機１００を作動させる。
【００２５】
即ち、ここでは、冷凍サイクル装置２００の熱負荷を室内温度と設定温度との差として捉えており、この差が大きい程、熱負荷は大きいものとしている。そして、この熱負荷を演算し、熱負荷に応じた電気信号量（電流値）を決定して上記圧力制御弁１２０のコイルにその電気信号Ｉｃを供給し、圧縮機１００の吐出容量を可変する。
【００２６】
次に、ステップＳ１２０で温度センサ２６０から吐出側冷媒温度Ｔｄを検出する。そして、ステップＳ１３０で吐出側冷媒温度Ｔｄが予め定めた所定の判定温度Ｔｄ１より高いか否かを判定する。ここで、判定温度Ｔｄ１は、冷凍サイクル装置２００内の冷媒充填量が低下した時に生ずる吐出側冷媒温度Ｔｄの上昇に伴って、圧縮機１００が焼き付きに至るか否かを判定する閾値として定めたものである。
【００２７】
因みに、冷凍サイクル装置２００内の冷媒が冷媒配管２５０の各接続部等から洩れて冷媒充填量が低下すると、冷凍サイクル２００内を流通する冷媒量が低下し、蒸発器２４０において冷媒が蒸発した後も更に吸熱されて、冷媒の過熱度が上がり冷媒充填量の低下と共に冷媒温度（圧縮機に対する吸入側冷媒温度Ｔｓ）が上昇する。これに伴って冷媒による圧縮機１００の冷却効果が低下し、合わせて吐出側冷媒温度Ｔｄが上昇し、圧縮機１００の焼き付きが心配されることになる訳である（図３（ａ））。
【００２８】
そして、ステップＳ１３０で否と判定すれば、圧縮機１００の焼き付きの心配は無く、ステップＳ１４０で冷凍サイクル装置２００の熱負荷に応じた吐出容量での圧縮機１００の作動を継続する。
【００２９】
しかし、ステップＳ１３０で吐出側冷媒温度Ｔｄが判定温度Ｔｄ１より高いと判定すると、ステップＳ１５０で、圧力制御弁１２０に対する電気信号量を下げて、ステップＳ１６０で吐出容量を低下させた形で圧縮機１００を作動させる（図３（ｂ））。そして、この後にステップＳ１２０へ戻り、上記の制御を繰り返す。
【００３０】
これにより、冷凍サイクル装置２００における蒸発器２４０での冷媒圧力が上がり冷媒充填量低下によって生じていた冷媒の過熱度が低下する。そして、圧縮機１００における吸入冷媒温度Ｔｓが低下するので、吐出側冷媒温度Ｔｄ、更には圧縮機温度が低減され、圧縮機１００の焼き付きを防止することができる。
【００３１】
ここでは、圧縮機１００が焼き付きに至るか否かの判定のために吐出側冷媒温度Ｔｄを用いており、圧縮機１００内をほぼ直接的に示す温度を用いて吐出容量の制御ができるので、確実な焼き付き防止を行うことができる。
【００３２】
尚、図３中では吐出容量を約２５％レベルに低下させる形で示したが、可変可能な最小吐出容量まで低下させるようにしても良く、これによれば、圧縮機１００における吸入側冷媒温度Ｔｓを最大限低減させることができるので、それに伴う吐出側冷媒温度Ｔｄの低減度合いを大きくして焼き付き防止を効果的に行うことができる。
【００３３】
（その他の実施形態）
上記第１実施形態では、吐出側冷媒温度Ｔｄを用いて圧縮機１００の焼き付き判定を行ったが、これに限らず、図４に示すように、吸入側冷媒温度Ｔｓを用いて判定温度Ｔｓ１を設けて吐出容量を制御するようにしても良い。また、圧縮機１００の温度、具体的には外部ハウジングの所定部位におけるハウジング表面温度Ｔｈを用いても良い。この時は、ハウジング表面温度Ｔｈに対する判定温度としてＴｈ１を設ける。
【００３４】
また、温度センサ２６０を圧縮機１００の吐出側に配設する際の部位としては、冷媒配管２５０の途中に限らず、圧縮機１００の吐出チャンバや凝縮器２１０の冷媒入口部等としても良い。
【００３５】
更に、圧縮機１００は斜板式のものに限らず、ロータリー式やスルーベーン式のもの等、他の可変容量型圧縮機としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の可変容量型圧縮機の制御装置を冷凍サイクル装置に適用した場合の全体構成を示す模式図である。
【図２】圧縮機の吐出容量の制御を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は冷媒充填量に対する吐出側冷媒温度、吸入側冷媒温度を示すグラフであり、（ｂ）は判定温度Ｔｄ１以上において低下される吐出容量を示すグラフである。
【図４】その他の実施形態として図３に加えて、（ａ）は冷媒充填量に対するハウジング表面温度を示すグラフであり、（ｂ）は判定温度Ｔｈ１、Ｔｓ１以上において低下される吐出容量を示すグラフである。
【符号の説明】
１００Ａ可変容量型圧縮機の制御装置
１００圧縮機
２００冷凍サイクル装置
２６０高圧側温度センサ（温度検出手段）
３００制御装置

Claims

一回転当たりの吐出容量を可変可能として、冷凍サイクル装置（２００）内の冷媒を圧縮する圧縮機（１００）と、
前記冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷に応じて前記圧縮機（１００）の前記吐出容量を可変させる制御装置（３００）とを有する可変容量型圧縮機の制御装置において、
前記冷凍サイクル装置（２００）内における前記冷媒の充填量に応じて変化する冷媒温度（Ｔｄ、Ｔｓ）あるいは圧縮機温度（Ｔｈ）を検出する温度検出手段（２６０）を設け、
前記制御装置（３００）は、前記温度検出手段（２６０）によって得られる温度が所定温度（Ｔｄ１）を越えた時に、前記圧縮機（１００）の前記吐出容量を低下させることを特徴とする可変容量型圧縮機の制御装置。
前記低下される吐出容量は、可変可能な最小吐出容量としたことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型圧縮機の制御装置。
前記制御装置（３００）は、前記温度検出手段（２６０）によって検出される前記冷媒温度（Ｔｄ、Ｔｓ）あるいは前記圧縮機温度（Ｔｈ）のうち、前記冷媒温度（Ｔｄ、Ｔｓ）を用いて前記圧縮機（１００）の前記吐出容量を可変し、
前記冷媒温度（Ｔｄ、Ｔｓ）は、前記圧縮機（１００）の吐出側における吐出側冷媒温度（Ｔｄ）としたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の可変容量型圧縮機の制御装置。
一回転当たりの吐出容量を可変可能として、冷凍サイクル装置（２００）内の冷媒を圧縮する圧縮機（１００）を有し、
前記冷凍サイクル装置（２００）の熱負荷に応じて前記圧縮機（１００）の前記吐出容量を可変させる可変容量型圧縮機の制御方法において、
前記冷凍サイクル装置（２００）内における前記冷媒の充填量に応じて変化する冷媒温度（Ｔｄ、Ｔｓ）あるいは圧縮機温度（Ｔｈ）を検出する温度検出手段（２６０）によって得られる温度が所定温度（Ｔｄ１）を越えた時に、前記圧縮機（１００）の前記吐出容量を低下させることを特徴とする可変容量型圧縮機の制御方法。
前記低下される吐出容量は、可変可能な最小吐出容量としたことを特徴とする請求項４に記載の可変容量型圧縮機の制御方法。
前記温度検出手段（２６０）によって検出される前記冷媒温度（Ｔｄ、Ｔｓ）あるいは前記圧縮機温度（Ｔｈ）のうち、前記冷媒温度（Ｔｄ、Ｔｓ）を用いて前記圧縮機（１００）の前記吐出容量を可変し、
前記冷媒温度（Ｔｄ、Ｔｓ）は、前記圧縮機（１００）の吐出側における吐出側冷媒温度（Ｔｄ）としたことを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載の可変容量型圧縮機の制御方法。