JP2010151348A

JP2010151348A - 空気調和装置

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Publication number: JP2010151348A
Application number: JP2008328580A
Authority: JP
Inventors: Kojiro Nakamura; 康次郎中村
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2008-12-24
Filing date: 2008-12-24
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】電動圧縮機等の過剰発熱を防止しつつ、乗員の快適性を極力確保できる車両用空気調和装置を提供する。
【解決手段】電力によって駆動される電動モータと電動モータの回転によって回転駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機能部とを有する電動圧縮機を備え、電動圧縮機で圧縮された冷媒を冷凍サイクル内を循環させることによって冷媒の熱を空気温度の調整に使用する空気調和装置であって、電動圧縮機からの冷媒吐出温度に温度しきい値を設け、電動モータに供給される電力に電力しきい値を設け、冷媒吐出温度が温度しきい値を超え、且つ、電動モータへの供給電力が電力しきい値を超えた場合に電動圧縮機の回転数を減少させる制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、いわゆる電動圧縮機で圧縮された冷媒を冷凍サイクル内を循環させ、冷媒の熱を空気温度の調整に使用する空気調和装置に関し、特に、電動圧縮機を含む冷凍サイクルの構成部品の過剰発熱を防止する技術に係わる。

電動圧縮機の過剰発熱を防止する従来例としては、特許文献１及び特許文献２に開示されたものがある。これら従来例は、電力によって駆動される電動モータと電動モータの回転によって回転駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機能部とを有する圧縮機にあって、電動モータのコイル温度に温度しきい値を設け、コイル温度が温度しきい値を超えた場合には電動モータの回転数を制限するものである。

これによって、電動モータのコイル温度が過剰温度になることを防止し、圧縮機（電動モータを含む）を保護するものである。
特開平８−４００５３号公報特開平９−３００９５１号公報

しかしながら、前記従来例では、圧縮機が過剰温度になるのを電動モータのコイル温度にのみ基づいて防止しようとしているため、圧縮機の耐熱温度に対して温度しきい値を十分に余裕を持った値に設定する必要がある。つまり、電動モータの駆動時の発熱特性は電動モータに印加する電力に依存するため、印加電力が最大値であると仮定して温度しきい値を設定する必要がある。このように電動モータのコイル温度の温度しきい値を低く設定すると、電動モータへの印加電力が小さくてそのままの回転数で電動モータを駆動しても圧縮機が耐熱温度に達しないような場合にも圧縮機の回転数が制限されることになり、乗員の快適性を損なう可能性がある。

そこで、本発明は、圧縮機等の過剰発熱を防止しつつ、乗員の快適性を極力確保できる空気調和装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する請求項１の発明は、電力によって駆動される電動モータと前記電動モータの回転によって回転駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機能部とを有する圧縮機を備え、前記圧縮機で圧縮された冷媒を冷凍サイクル内を循環させることによって冷媒の熱を空気温度の調整に使用する空気調和装置であって、前記圧縮機からの吐出冷媒温度及び前記電動モータのコイル温度の少なくともいずれか一方に温度しきい値を設け、前記電動モータに供給される電力に電力しきい値を設け、吐出冷媒温度及びコイル温度の少なくともいずれか一方の値が温度しきい値を超え、且つ、前記電動モータへの供給電力が電力しきい値を超えた場合に前記圧縮機の回転数を減少させることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の空気調和装置であって、前記電動モータが前記圧縮機の冷媒吸入側に配置されている場合には、前記冷媒吐出温度に温度しきい値を設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１記載の空気調和装置であって、前記電動モータが前記圧縮機の冷媒吐出側に配置されている場合には、前記電動モータのコイル温度に温度しきい値を設けたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の空気調和装置であって、電力しきい値は、冷房運転時と暖房運転時で異なる値に設定されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電動モータのコイル温度や吐出冷媒の温度が温度しきい値を超えても電動モータへの電力値が電力しきい値を超えない場合、又はその逆に、電動モータへの電力値が電力しきい値を超えても電動モータのコイル温度や吐出冷媒の温度が温度しきい値を超えない場合には、圧縮機の回転数をそのまま維持しても圧縮機等の温度が耐熱温度に対して余裕があるため、このような場合には圧縮機の回転数を減少させない。そして、電動モータのコイル温度や吐出冷媒の温度が温度しきい値を超え、且つ、電動モータへの電力値が電力しきい値を超えた場合には、圧縮機の回転数をそのまま維持すると圧縮機等の温度が耐久性に影響を与える温度に達する可能性が非常に高いため、このような場合にのみ圧縮機の回転数を減少させる。従って、圧縮機等が耐久性に影響を与える温度に達する可能性が非常に高い場合にのみ圧縮機の回転数を予め制限するため、圧縮機の回転数の制限を真に必要な場合に限定できる。以上より、圧縮機等の過剰発熱を防止しつつ、乗員の快適性を極力確保できる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、低温である吸入冷媒によって電動モータのコイルが冷却されるため、電動モータのコイルが耐熱温度まで上昇せず吐出冷媒温度が耐熱温度を超える可能性がある。従って、吐出冷媒温度を検知要素とすることにより、極力少ない検知要素で圧縮機等の過剰発熱を確実に防止できる。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、吐出冷媒は高温であり、冷媒による電動モータのコイル冷却降下が低いため、吐出冷媒温度よりも電動モータのコイル温度が耐熱温度を超える可能性が高い。従って、電動モータのコイル温度を検知要素とすることにより、極力少ない検知要素で圧縮機等の過剰発熱を確実に防止できる。

請求項４の発明によれば、請求項１〜請求項３の発明の効果に加え、冷房運転では冷凍サイクルの低圧が外気温度に依存しないが、暖房運転では冷凍サイクルの低圧が外気温度に依存するため、圧縮機への吸入温度が高くなり、圧縮機からの吐出温度が傾向として高くなり、又、冷媒密度が低くて電動モータのコイルへの冷却能力が傾向として低くなる。そのため、冷房運転より暖房運転の電力しきい値を低く設定することにより、冷房運転と暖房運転毎に圧縮機の回転数の制限を真に必要な場合に限定でき、乗員の快適性を極力確保できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図４は本発明の第１実施形態を示し、図１は車両用空気調和装置の構成図、図２は冷房運転時における電動圧縮機の回転制御のフローチャート、図３は暖房運転時における電動圧縮機の回転制御のフローチャート、図４は冷房運転時における電動圧縮機の吐出冷媒温度及び電動モータへの電力値と、これに基づく通常運転と制限運転の推移を示す特性線図である。

図１に示すように、空気調和装置である車両用空気調和装置１は、冷凍サイクル２を有する。この冷凍サイクル２は、冷房と暖房を兼用できるものであり、超臨界冷媒である炭酸ガス（例えばＲ７４４）を冷媒とする。

冷凍サイクル２は、炭酸ガスからなる冷媒を圧縮する圧縮機である電動圧縮機３と、空調ダクト４０内で、且つ、エアミックスドア４１より上流に配置された室内熱交換器４と、空調ダクト４０内で、且つ、エアミックスドア４１より下流に配置された室内放熱器５と、エンジンルーム内に配置された室外熱交換器６と、高圧側の冷媒と低圧側の冷媒間で熱交換させる内部熱交換器７と、冷媒を減圧し、減圧レベルが外部からの制御によって調整可能な減圧手段である第１減圧器８及び第２減圧器９と、冷凍サイクル２内の余分な冷媒を一時的に溜め、且つ、圧縮機３にガス冷媒のみを戻すためのアキュムレータ１０と、冷媒の循環経路を冷房用循環経路と暖房用循環経路に切り替えする三方弁１１、電磁弁１２及び複数の逆止弁１３，１４，１５とを備えている。冷房運転が選択されると冷房用循環経路に、暖房運転が選択されると暖房用循環経路に切り替えられる。

電動圧縮機３は、ハウジング内に配置された電動モータ（図示せず）と、ハウジング内に配置され、電力モータによって回転駆動される回転機構部（図示せず）と、冷凍サイクル２からの冷媒を回転機構部に吸入する冷媒吸入経路（図示せず）と、回転機能部で圧縮された吐出冷媒を冷凍サイクル２に吐出する冷媒吐出経路（図示せず）とを備えている。

電動モータは、電力によって駆動され、この電力は制御部（図示せず）によって制御される。又、電動モータは、冷媒吸入側に配置され、低温である吸入冷媒によって冷却されるよう配置されている。

第１減圧器８及び第２減圧器９の開閉状態（減圧レベル）、三方弁１１及び電磁弁１２の切替位置は、下記する制御部（図示せず）によって制御される。

具体的には、冷房運転が選択されると、第２減圧器９が閉状態に、三方弁１１及び電磁弁１２が冷媒を室外熱交換器６に流す切替位置とされる。これによって、冷房運転時には、電動圧縮機３で圧縮された冷媒は、室内放熱器５、室外熱交換器６、内部熱交換器７、第１減圧器８、室内熱交換器４、内部熱交換器７を通る冷媒用循環経路で循環する。

電動圧縮機３より吐出された高温高圧の冷媒は、室内放熱器５、室外熱交換器６で放熱される。室内放熱器５は、冷媒と空調ダクト４０内を通過する空気との間で熱交換させて冷媒に放熱させる。冷媒の放熱によって、空調ダクト４０内を通過する空気は暖風とされる。又、室外熱交換器６は、冷媒と外気との間で熱交換させて冷媒に放熱させる。つまり、室外熱交換器６は、冷房運転時には、室内放熱器５と共に放熱器として使用される。内部熱交換器７で高圧側の冷媒と低圧側の冷媒間で熱交換される。内部熱交換器７から出た冷媒は、第１減圧器８で減圧されて室内熱交換器４に入る。室内熱交換器４は、冷媒と空調ダクト４０内を通過する空気との間で熱交換させて冷媒に吸熱させる。冷媒の吸熱によって、空調ダクト４０内を通過する空気は冷風とされる。つまり、室内熱交換器４は、冷房運転時には蒸発器として使用される。冷房運転時には、空調ダクト４０内を流れる空気は、室内熱交換器４によって作成された冷風と室内放熱器５によって作成された暖風との割合がエアミックスドア４１によって調整されることによって所望温度の冷風となって車室内に吹き出される。

暖房運転が選択されると、第１減圧器８が閉状態に、三方弁１１及び電磁弁１２が冷媒を内部熱交換器７に流す切替位置とされる。これによって、暖房運転時には、電動圧縮機３で圧縮された冷媒は、室内放熱器５、内部熱交換器７、第２減圧器９、室外熱交換器６、内部熱交換器７を通る暖房用循環経路で循環する。

電動圧縮機３より吐出された高温高圧の冷媒は、室内放熱器５で放熱される。室内放熱器５は、冷媒と空調ダクト４０内を通過する空気との間で熱交換させて冷媒に放熱させる。これにより、空調ダクト４０内を通過する空気が暖風とされる。内部熱交換器７で高圧側の冷媒と低圧側の冷媒間で熱交換される。内部熱交換器７から出た冷媒は、第２減圧器９で減圧されて室外熱交換器６に入り、ここで室外熱交換器６を通過する外気と熱交換して吸熱される。つまり、室外熱交換器６は、暖房運転時には蒸発器として使用される。暖房運転時には、空調ダクト４０内を流れる空気と室内放熱器５によって作成される暖風との割合がエアミックスドア４１によって調整されることによって所望温度の暖風となって車室内に吹き出される。

また、車両用空気調和装置１には、冷凍サイクル２の運転状況を検知するための各種のセンサが付設されている。冷媒圧力を検知するものとしては、冷凍サイクル２の高圧側の冷媒圧力を検知する圧力センサ２０が電動圧縮機３の冷媒吐出側に設けられている。冷媒温度を検知するものとしては、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄを検知する第１冷媒温度センサ２１と、室内放熱器５の出口冷媒温度を検知する第２冷媒温度センサ２２と、冷房時に室外熱交換器６の出口冷媒温度を検知する第３冷媒温度センサ２３とが設けられている。空気温度を検知するものとしては、室内放熱器５を通過した空気の温度を検知する第１空気温度センサ２４と、室外熱交換器６が設置された周囲の空気温度（外気温度）を検知する第２空気温度センサ２５と、室内熱交換器４を通過した空気の温度Ｔｉｎｔを検知する第３空気温度センサ２６が設けられている。

これら各種のセンサ２０〜２６の出力は、制御部（図示せず）に導かれている。制御部は、これらセンサ２０〜２６の検知情報、ユーザの空調入力情報等に基づいて電動圧縮機３、第１減圧器８、第２減圧器９、三方弁１１、電磁弁１２等を制御する。又、制御部は、冷房運転時には図２のフローチャートを、暖房運転時には図３のフローチャートをそれぞれ実行して電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品が耐圧温度に達しないように制御する。図２及び図３のフローについては、下記の電動圧縮機３の回転制御の説明で詳しく説明する。

次に、電動圧縮機３の回転制御について説明する。図２において、電動圧縮機３が稼働中であるか否かをチェックする（ステップＳ０）。電動圧縮機３が稼働中であれば、冷房運転中か暖房運転中か否かをチェックする（ステップＳ１）。暖房運転中の場合は、下記に説明する。冷房運転中であれば、第３空気温度センサ２６の検知温度Ｔｉｎｔ（室内熱交換器４を通過した空気温度）が室内熱交換器４を通過後の目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ#ｉｎｔ未満であるか否かをチェックする（ステップＳ２０）。室内熱交換器４を通過した実際の空気温度Ｔｉｎｔがその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｉｎｔ未満であれば、冷房能力過剰であるため電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４１）。

室内熱交換器４を通過した実際の空気温度Ｔｉｎｔがその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｉｎｔ以上の場合には、先ず、第１冷媒温度センサ２１の検知温度Ｔｄ、つまり電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄを検知し、吐出冷媒温度Ｔｄが第２温度しきい値である１５０℃を超えているか否かを判断する（ステップＳ２１）。１５０℃を超えていれば、電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４１）。

ここで、１５０℃は、電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度より決定され、吐出冷媒温度Ｔｄのみによって電動圧縮機３の回転数について制限をかける温度である。具体的には、電動モータへの電力量に係わらずそのままの温度で運転を続けると電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度に達する温度である。

電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが１５０℃以下であれば、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが第１温度しきい値である１４０℃を超え、且つ、電動モータへの電力が電力しきい値である２．５ＫＷを超えているか否かをチェックする（ステップＳ２２，Ｓ３１）。

ここで、１４０℃は電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐熱温度により決定される。２．５ＫＷは、電動モータへの許容電力量、運転能力に応じて決定される。つまり、１４０℃で電動モータへの電力が２．５ＫＷ以上であればそのままの回転数で回転し続けると電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度に達し、電動モータへの電力が２．５Ｗ未満であればそのままの回転数で回転し続けても電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度に達しない可能性が高い。

双方のしきい値条件を共に超える場合にのみ、電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４１）。双方のしきい値条件のいずれか一方しか超えない場合や、双方のしきい値条件を共に超えない場合には、第３空気温度センサ２６の検知温度Ｔｉｎｔ（室内熱交換器４を通過した空気温度）がその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｉｎｔを超えているときに、冷房能力不足であるため電動圧縮機３の回転数を増加する（ステップＳ４３）。又、第３空気温度センサ２６の検知温度Ｔｉｎｔ（室内熱交換器４を通過した空気温度）がその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｉｎｔと同じときは、電動圧縮機３の回転数をそのまま変化させずに維持する（ステップＳ４４）。

次に暖房運転の場合を説明する。図３に示すように、暖房運転中であれば、第１空気温度センサ２４の検知温度Ｔｓｃ（室内放熱器５を通過した空気温度）が室内放熱器５を通過後の目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃを超えているか否かをチェックする（ステップＳ２５）。室内放熱器５を通過した実際の空気温度Ｔｓｃがその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃを超えていれば、暖房能力過剰であるため電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４６）。

室内放熱器５を通過した実際の空気温度Ｔｓｃがその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃ以下の場合には、先ず、第１冷媒温度センサ２１の検知温度、つまり、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが第２しきい値である１５０℃を超えているか否かを判断する（ステップＳ２６）。１５０℃を超えていれば、電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４６）。

第１冷媒温度センサ２１の検知温度Ｔｄ（電動圧縮機３の吐出冷媒温度）が１５０℃以下であれば、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが第１温度しきい値である１４０℃を超え、且つ、電動モータへの電力が電力しきい値である２．２ＫＷを超えているか否かをチェックする（ステップＳ２７，Ｓ３６）。

双方のしきい値条件を共に超える場合にのみ、電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４６）。双方のしきい値条件のいずれか一方しか超えない場合や、双方のしきい値条件を共に超えない場合には、第１空気温度センサ２４の検知温度Ｔｓｃ（室内放熱器５を通過した空気温度）がその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃより低いときに、暖房能力不足であるため電動圧縮機３の回転数を増加する（ステップＳ４８）。又、第１空気温度センサ２４の検知温度Ｔｓｃ（室内放熱器５を通過した空気温度）がその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃと同じときは、電動圧縮機３の回転数をそのまま変化させずに維持する（ステップＳ４９）。

つまり、冷房運転時には、電動圧縮機３は、室内熱交換器４の通過後の空気温度Ｔｉｎｔが目標温度Ｔａｒｇｅｔ_ｉｎｔより低いと回転数を減少させ、逆に高いと回転数を増加させ、同じ温度になれば回転数を変化させない制御を行う。これにより、室内熱交換器４の通過後の空気温度Ｔｉｎｔを目標温度Ｔａｒｇｅｔ_ｉｎｔに一致させる制御を行い、電動圧縮機３は必要冷房能力に基づく回転数で回転される通常運転を行う。

ここで、図４に示すように、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが１４０℃に達しても電動モータへの電力が２．５ＫＷ以下であれば、通常運転をそのまま続行する（Ｔ１のタイミング）。その後、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが１４０℃を超え、且つ、電動モータへの電力が２．５ＫＷを超えると、電動圧縮機３の回転数を減少させる制限運転に入る（Ｔ２のタイミング）。その後、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが１４０℃以下に下がれば、電動モータへの電力値に係わらず制限運転を止め、通常運転に戻る（Ｔ３のタイミング）。又、電動モータへの供給電力が２．２ＫＷ以下に下がれば、吐出冷媒温度の値に係わらず制限運転を止め、通常運転に戻る。

暖房運転時には、電動圧縮機３は、室内放熱器５の通過後の空気温度Ｔｓｃが目標温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃより高いと回転数を減少させ、逆に低いと回転数を増加させ、同じ温度になれば回転数を変化させない制御を行う。これにより、室内放熱器５の通過後の空気温度Ｔｓｃを目標温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃに一致させる制御を行い、電動圧縮機３は必要暖房能力に基づく回転数で回転される通常運転を行う。

ここで、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが１４０℃に達しても電動モータへの電力が２．２ＫＷ以下であれば、通常運転をそのまま続行する（Ｔ１のタイミング）。その後、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが１４０℃を超え、且つ、電動モータへの電力が２．２ＫＷを超えると、電動圧縮機３の回転数を減少させる制限運転に入る（Ｔ２のタイミング）。その後、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが１４０℃以下に下がれば、電動モータへの電力値に係わらず制限運転を止め、通常運転に戻る（Ｔ３のタイミング）。又、電動モータへの供給電力が２．２ＫＷ以下に下がれば、吐出冷媒温度の値に係わらず制限運転を止め、通常運転に戻る。

以上、この第１実施形態では、吐出冷媒の温度が第１温度しきい値を超えても電動モータへの電力値が電力しきい値を超えない場合には、電動圧縮機３の回転数をそのまま維持しても電動圧縮機３等の温度が耐久性に影響を与える温度に達することがないため、このような場合には電動圧縮機３の回転数を減少させない。又逆に、電動モータへの電力値が電力しきい値を超えても吐出冷媒の温度が第１温度しきい値を超えない場合には、耐久性に影響を与える温度に対して余裕があるため、このような場合には電動圧縮機３の回転数を減少させない。そして、吐出冷媒の温度が第１温度しきい値を超え、且つ、電動モータへの電力値が電力しきい値を超えた場合には、電動圧縮機３の回転数をそのまま維持すると電動圧縮機３等の温度が耐久性に影響を与える温度に達する可能性が非常に高いため、このような場合にのみ電動圧縮機３の回転数を減少させる。従って、電動圧縮機３等が耐久性に影響を与える温度に達する可能性が非常に高い場合にのみ電動圧縮機３の回転数を予め制限するため、電動圧縮機３の回転数の制限を真に必要な場合に限定できる。以上より、電動圧縮機３等の過剰発熱を防止しつつ、乗員の快適性を極力確保できる。

また、車両用空気調和装置１は、車両に搭載され、走行停止、風量変化等により環境負荷が変化する。このような環境負荷の変化で過渡的に吐出冷媒温度が上昇しても電動圧縮機３の回転数を減少させるような事態が減り、乗員の快適性を極力維持できる。

この第１実施形態では、電動モータが電動圧縮機３の冷媒吸入側に配置されている場合であり、電動モータのコイル温度ではなく電動圧縮機３からの冷媒吐出温度に第１温度しきい値を設けている。つまり、低温である吸入冷媒によって電動モータのコイルが冷却されることから、電動モータのコイルが耐熱温度まで上昇せず吐出冷媒温度が耐熱温度を超える可能性がある。従って、吐出冷媒温度を検知要素とすることにより、極力少ない検知要素で電動圧縮機３等の過剰発熱を確実に防止できる。

この第１実施形態では、電力しきい値は、冷房運転時と暖房運転時では異なる値に設定されている。冷房運転では冷凍サイクルの低圧が外気温度に依存しないが、暖房運転では冷凍サイクルの低圧が外気温度に依存するため、電動圧縮機３への吸入温度が高くなり、電動圧縮機３からの吐出温度が高くなる傾向にあり、又、冷媒密度が低くて電動モータへの冷却能力が低くなる傾向となる。そのため、冷房運転より暖房運転の電力しきい値を低く設定することにより、冷房運転と暖房運転毎に電動圧縮機３の回転数の制限を真に必要な場合に限定でき、乗員の快適性を極力確保できる。

又、この第１実施形態では、第１温度しきい値の他に第２温度しきい値（第２温度しきい値＞第１温度しきい値）を設け、吐出冷媒温度が第２温度しきい値を超えた場合には電動モータへの電力値に係わらず電動圧縮機３の回転数を減少させる制御を行うので、電動圧縮機３等の過剰発熱を更に確実に防止できる。

（第２実施形態）
図５及び図６は本発明の第２実施形態を示し、図５は冷房運転時の電動圧縮機の回転制御のフローチャート、図６は暖房運転時の電動圧縮機の回転制御のフローチャートである。この第２実施形態における車両用空気調和装置の構成図は、前記第１実施形態のものと同様であるため、図１のものを利用して説明するが、電動モータは、電動圧縮機の冷媒吐出側に配置され、電動モータにはコイル温度Ｔｃｏｉｌの検知手段が設けられている。

この第２実施形態は、前記第１実施形態と比較して、吐出冷媒温度ではなく電動モータのコイル温度に温度しきい値を設けた点が相違する。そして、制御部は、冷房運転時には図５のフローチャートを、暖房運転時には図６のフローチャートをそれぞれ実行して電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品が耐久性に影響を与える温度に達しないように制御する。図５及び図６のフローについては、下記の電動圧縮機３の回転制御の説明で詳しく説明する。

他の構成は、前記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

次に、電動圧縮機３の回転制御について説明する。図５において、電動圧縮機３が稼働中であるか否かをチェックする（ステップＳ０）。電動圧縮機３が稼働中であれば、冷房運転中か暖房運転中か否かをチェックする（ステップＳ１）。暖房運転中の場合は、下記に説明する。冷房運転中であれば、第３空気温度センサ２６の検知温度Ｔｉｎｔ（室内熱交換器４を通過した空気温度）が室内熱交換器４を通過後の目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｉｎｔ未満であるか否かをチェックする（ステップＳ２０）。室内熱交換器４を通過した実際の空気温度Ｔｉｎｔがその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｉｎｔ未満であれば、冷房能力過剰であるため電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４１）。

室内熱交換器４を通過した実際の空気温度Ｔｉｎｔがその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｉｎｔ以上の場合には、先ず、電動圧縮機３の電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが第２温度しきい値である１６０℃を超えているか否かを判断する（ステップＳ６１）。１６０℃を超えていれば、電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４１）。

ここで、コイル温度Ｔｃｏｉｌの１６０℃は、電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐熱温度より決定され、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌのみによって電動圧縮機３の回転数について制限をかける温度である。具体的には、吐出冷媒温度Ｔｄの値に係わらずそのままの温度で運転を続けると電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度に達する温度である。

電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが１６０℃以下であれば、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが第１温度しきい値である１５０℃を超え、且つ、電動モータへの電力が電力しきい値である２．５ＫＷを超えているか否かをチェックする（ステップＳ６２，Ｓ３１）。

ここで、コイル温度Ｔｃｏｉｌの１５０℃は、電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐熱温度により決定される。２．５ＫＷは、電動モータへの許容電力量、運転能力に応じて決定される。つまり、１５０℃で電動モータへの電力が２．５ＫＷ以上であればそのままの回転数で回転し続けると電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度に達し、電動モータへの電力が２．５ＫＷ未満であればそのままの回転数で回転し続けても電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度に達しない可能性が高い。

次に暖房運転の場合を説明する。図６に示すように、暖房運転中であれば、第１空気温度センサ２４の検知温度Ｔｓｃ（室内放熱器５を通過した空気温度）が室内放熱器５を通過後の目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃを超えているか否かをチェックする（ステップＳ２５）。室内放熱器５を通過した実際の空気温度Ｔｓｃがその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃを超えていれば、暖房能力過剰であるため電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４６）。

室内放熱器５を通過した実際の空気温度Ｔｓｃがその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃ以下の場合には、先ず、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが第２しきい値である１６０℃を超えているか否かを判断する（ステップＳ６６）。１６０℃を超えていれば、電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４６）。

電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが１６０℃以下であれば、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが第１温度しきい値である１５０℃を超え、且つ、電動モータへの電力が電力しきい値である２．２ＫＷを超えているか否かをチェックする（ステップＳ６７，Ｓ３７）。

この第２実施形態は電動モータが電動圧縮機３の冷媒吐出側に配置されている場合であり、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌに温度しきい値が設けられている。吐出冷媒は高温であり、冷媒による電動モータのコイル冷却降下が低いため、吐出冷媒温度よりも電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが耐熱温度を超える可能性が高い。従って、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌを検知要素とすることにより、極力少ない検知要素で電動圧縮機３等の過剰発熱を防止できる。

（第３実施形態）
図７及び図８は本発明の第３実施形態を示し、図７は冷房運転時の電動圧縮機の回転制御のフローチャート、図８は暖房運転時の電動圧縮機の回転制御のフローチャートである。この第３実施形態における車両用空気調和装置の構成図は、前記第１実施形態のものと同様であるため、図１のものを利用して説明する。

この第３実施形態は、前記第１及び第２実施形態と比較して、吐出冷媒温度Ｔｄと電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌとの双方に第１及び第２温度しきい値を設けている。そして、制御部は、冷房運転時には図７のフローチャートを、暖房運転時には図８のフローチャートをそれぞれ実行して電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品が耐久性に影響を与える温度に達しないように制御する。図７及び図８のフローについては、下記の電動圧縮機３の回転制御の説明で詳しく説明する。

次に、電動圧縮機３の回転制御について説明する。図２において、電動圧縮機３が稼働中であるか否かをチェックする（ステップＳ０）。電動圧縮機３が稼働中であれば、冷房運転中か暖房運転中か否かをチェックする（ステップＳ１）。暖房運転中の場合は、下記に説明する。冷房運転中であれば、第３空気温度センサ２６の検知温度Ｔｉｎｔ（室内熱交換器４を通過した空気温度）が室内熱交換器４を通過後の目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｉｎｔ未満であるか否かをチェックする（ステップＳ２０）。室内熱交換器４を通過した実際の空気温度Ｔｉｎｔがその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｉｎｔ未満であれば、冷房能力過剰であるため電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４１）。

室内熱交換器４を通過した実際の空気温度Ｔｉｎｔがその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｉｎｔ以上の場合には、先ず、第１冷媒温度センサ２１の検知温度、つまり電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが第２温度しきい値である１５０℃を超えているか否か、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが第２温度しきい値である１６０℃を超えているが否かをそれぞれ判断する（ステップＳ２１，ｓ６１）。吐出冷媒温度が１５０℃を超えていたり、電動モータのコイル温度が１６０℃を超えていれば、電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４１）。

ここで、吐出冷媒温度の１５０℃又はコイル温度の１６０℃は、電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度より決定され、吐出冷媒温度のみによって、又は、コイル温度のみによって電動圧縮機３の回転数について制限をかける温度である。具体的には、吐出冷媒温度の１５０℃は、電動モータへの電力量に係わらずそのままの温度で運転を続けると電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐熱温度に達する温度である。コイル温度の１６０℃は、吐出冷媒温度の値に係わらずそのままの回転数で回転し続けると電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度である。

電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが１５０℃以下で、且つ、電動モータのコイル温度が１６０℃以下であれば、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが第１温度しきい値である１４０℃を超え、且つ、電動モータへの電力が電力しきい値である２．５ＫＷを超えているか否かをチェックする（ステップＳ２２，Ｓ３２）。

ここで、吐出冷媒温度の１４０℃は電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度により決定される。２．５ＫＷは、電動モータへの許容電力量、運転能力に応じて決定される。つまり、１４０℃で電動モータへの電力が２．５ＫＷ以上であればそのままの温度で運転を続けると電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度に達し、電動モータへの電力が２．５Ｗ未満であればそのままの回転数で回転し続けても電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度に達しない温度である。

又、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが１５０℃以下で、且つ、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが１６０℃以下であれば、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが第１温度しきい値である１５０℃を超え、且つ、電動モータへの電力が電力しきい値である２．５ＫＷを超えているか否かをチェックする（ステップＳ６２，Ｓ３２）。

ここで、コイル温度の１５０℃は電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐熱温度により決定される。２．５ＫＷは、電動モータへの許容電力量、運転能力に応じて決定される。つまり、１５０℃で電動モータへの電力が２．５ＫＷ以上であればそのままの回転数で回転し続けると電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度に達し、電動モータへの電力が２．５ＫＷ未満であればそのままの回転数で回転し続けても電動圧縮機３及びそれ以外の冷凍サイクル２の構成部品の耐久性に影響を与える温度に達しない可能性が高い。

次に暖房運転の場合を説明する。図８に示すように、暖房運転中であれば、第１空気温度センサ２４の検知温度Ｔｓｃ（室内放熱器５を通過した空気温度）が室内放熱器５を通過後の目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃを超えているか否かをチェックする（ステップＳ２５）。室内放熱器５を通過した実際の空気温度Ｔｓｃがその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃを超えていれば、暖房能力過剰であるため電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４６）。

室内放熱器５を通過した実際の空気温度Ｔｓｃがその目標空気温度Ｔａｒｇｅｔ_ｓｃ以下の場合には、先ず、第１冷媒温度センサ２１の検知温度Ｔｄ、つまり、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが第２しきい値である１５０℃を超えているか、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが第２しきい値である１６０℃を超えているか否かを判断する（ステップＳ２６，Ｓ６６）。吐出冷媒温度Ｔｄが１５０℃を超えていたり、又、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが１６０℃を超えていれば、電動圧縮機３の回転数を減少させる（ステップＳ４６）。

電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが１５０℃以下で、且つ、コイル温度Ｔｃｏｉｌが１６０℃以下であれば、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが第１温度しきい値である１４０℃を超え、且つ、電動モータへの電力が電力しきい値である２．２ＫＷを超えているか否かをチェックする（ステップＳ２７，Ｓ３７）。

又、電動圧縮機３の吐出冷媒温度Ｔｄが１４０℃以下で、且つ、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが１５０℃以下であれば、電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌが第１温度しきい値である１５０℃を超え、且つ、電動モータへの電力が電力しきい値である２．２ＫＷを超えているか否かをチェックする（ステップＳ６７，Ｓ３７）。

以上、この第３実施形態では、吐出冷媒温度Ｔｄと電動モータのコイル温度Ｔｃｏｉｌの双方について温度しきい値を設けたので、電動圧縮機３の電動モータの配置位置に係わらず、電動圧縮機３の過剰発熱を検知できる。そして、電動モータのコイル温度や吐出冷媒の温度が温度しきい値を超え、且つ、電動モータへの電力値が電力しきい値を超えた場合には、電動圧縮機３の回転数をそのまま維持すると電動圧縮機３等の温度が耐久性に影響を与える温度に達する可能性が非常に高いため、このような場合にのみ電動圧縮機３の回転数を減少させる。従って、電動圧縮機３等が耐久性に影響を与える温度に達する可能性が非常に高い場合にのみ電動圧縮機３の回転数を予め制限するため、電動圧縮機３の回転数の制限を真に必要な場合に限定できる。以上より、電動圧縮機３の電動モータの配置位置に係わらず、電動圧縮機３等の過剰発熱を防止しつつ、乗員の快適性を極力確保できる。

（その他）
尚、前記各実施形態では、冷凍サイクル２は冷媒の経路を冷房用循環経路と暖房用循環経路に切り替えできるよう構成されているが、冷媒の循環経路を切り替えることができず、冷房運転と暖房運転のいずれか一方の運転しかできない場合でも、本発明を同様に適用できることはもちろんである。

尚、前記各実施形態では、車両用空気調和装置１の冷凍サイクル２は、臨界点を超える炭酸ガスを冷媒としているが、本発明は臨界点を超えない冷媒ガスを冷媒とするものであっても同様に適用できるものである。

本発明の第１実施形態を示し、車両用空気調和装置の構成図である。本発明の第１実施形態を示し、冷房運転時における電動圧縮機の回転制御のフローチャートである。本発明の第１実施形態を示し、暖房運転時における電動圧縮機の回転制御のフローチャートである。本発明の第１実施の形態を示し、冷房運転時における電動圧縮機の吐出冷媒温度及び電動モータへの電力値と、これに基づく通常運転と制限運転の推移を示す特性線図である。本発明の第２実施形態を示し、冷房運転時における電動圧縮機の回転制御のフローチャートである。本発明の第２実施の形態を示し、暖房運転時における電動圧縮機の回転制御のフローチャートである。本発明の第３一実施の形態を示し、冷房運転時における電動圧縮機の回転制御のフローチャートである。本発明の第３実施の形態を示し、暖房運転時における電動圧縮機の回転制御のフローチャートである。

符号の説明

１車両用空気調和装置
２冷凍サイクル
３電動圧縮機（圧縮機）

Claims

電力によって駆動される電動モータと前記電動モータの回転によって回転駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機能部とを有する圧縮機（３）を備え、前記圧縮機（３）で圧縮された冷媒を冷凍サイクル（２）内を循環させることによって冷媒の熱を空気温度の調整に使用する空気調和装置（１）であって、
前記圧縮機（３）からの吐出冷媒温度及び前記電動モータのコイル温度の少なくともいずれか一方に温度しきい値を設け、前記電動モータに供給される電力に電力しきい値を設け、吐出冷媒温度及びコイル温度の少なくともいずれか一方の値が温度しきい値を超え、且つ、前記電動モータへの供給電力が電力しきい値を超えた場合に前記圧縮機（３）の回転数を減少させることを特徴とする空気調和装置（１）。
請求項１記載の空気調和装置（１）であって、
前記電動モータが前記圧縮機（３）の冷媒吸入側に配置されている場合には、前記吐出冷媒温度に温度しきい値を設けたことを特徴とする空気調和装置（１）。
請求項１記載の空気調和装置（１）であって、
前記電動モータが前記圧縮機（３）の冷媒吐出側に配置されている場合には、前記電動モータのコイル温度に温度しきい値を設けたことを特徴とする空気調和装置（１）。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の空気調和装置（１）であって、
電力しきい値は、冷房運転時と暖房運転時で異なる値に設定されたことを特徴とする空気調和装置（１）。