JP4103415B2

JP4103415B2 - エンジン駆動式空気調和装置

Info

Publication number: JP4103415B2
Application number: JP2002068498A
Authority: JP
Inventors: 佳治竹杉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-03-13
Filing date: 2002-03-13
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2022-03-13
Also published as: JP2003269818A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明のエンジンによって圧縮機を駆動して室内の空気調和を行うエンジン駆動式空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より車両等に使用される空気調和装置においては、圧縮機のシャフトにエンジンの回転動力を圧縮機に伝達したり遮断する電磁クラッチが接続していて、この電磁クラッチのプーリとエンジンのクランクプーリとの間にベルトを掛けることによって、エンジンの回転動力を圧縮機に伝達し、空気調和装置の蒸発器による空気冷却作用又は空気加熱作用を行っている。
【０００３】
しかしながら、この従来のエンジン駆動式空気調和装置は、通常の冷凍サイクル状態であれば問題なく作動するが、外気温度が高い時の冷房運転等過負荷状態になると、圧縮機の動力は増加し、これに伴なってエンジンが高負荷となり、エンジンから黒煙が排出され、さらにはエンジンが停止して圧縮機が駆動されなくなり、室内の空気調和が行われなくなるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、エンジンにかかる負荷を低減させ、黒煙の排出、エンジン停止（エンジン・ストップ）の発生を防ぎ、エンジン及び空気調和装置の運転を停止させないようにしたエンジン駆動式空気調和装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載のエンジン駆動式空気調和装置を提供する。
本発明のエンジン駆動式空気調和装置は、冷媒循環回路中に圧縮機が２台並列に配置されると共に、これらの圧縮機がエンジンによって駆動され、圧縮機負荷又はエンジン負荷に基づいて、制御手段によって２台の圧縮機の運転が制御されるようになっているものであり、これによって、圧縮機の１台運転又は２台運転の選択によりエンジンにかかる負荷を低減でき、黒煙の排出、エンジン・ストップの発生を防止できる。
【０００６】
また本発明のエンジン駆動式空気調和装置は、圧縮機負荷である圧縮機の吐出側の高圧センサ又は圧縮機の吸入側の低圧センサによる圧力に基づいて、前記制御手段が圧縮機の運転台数を決定するようにしたものである。これにより、エンジンの高負荷が回避できる。
更に本発明のエンジン駆動式空気調和装置は、エンジンには、回転数センサが設けられ、前記制御手段がエンジン・ストップの発生をカウントする機能を備えていて、（１）エンジン回転数が１０００rpmを下回るか、（２）高圧センサの圧力値が１０秒間連続で２．６Mpa 以上であるか又は（３）圧縮機の２台運転が開始されてから１０秒以内に４回、エンジン・ストップが発生したかのエンジン負荷である３つの条件のいずれか一つが成立した場合に、前記圧縮手段が、圧縮機を１台運転に切り替えるようにしたものである。これにより、エンジンの高負荷が回避できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明の実施の形態のエンジン駆動式空気調和装置について説明する。図１は、冷凍サイクル状態にある本発明の実施の形態のエンジン駆動式空気調和装置の全体構成図を示している。エンジン駆動式空気調和装置は、圧縮機２，３、凝縮器（室外熱交換器）５、膨張手段（膨張弁）６，１３、蒸発器（室内熱交換器）１２及びアキュムレータ７等から構成され、この密閉された回路（冷凍サイクル）へ冷媒を循環させている。
【０００８】
本発明においては、この冷媒循環回路内に並列に第１と第２の２つの圧縮機２，３が配置されている。これらの圧縮機２，３はそれぞれ水冷式のエンジン１により駆動される。即ち、各圧縮機２，３のシャフトには、エンジン１の回転動力を圧縮機２，３に伝達したり遮断する電磁クラッチ２ａ，３ａが接続されていて、各電磁クラッチ２ａ，３ａのプーリとエンジン１のクランクプーリとにはベルトが掛けられており、エンジン１の回転動力を各圧縮機２，３に伝達可能としている。
【０００９】
冷媒循環回路内の冷媒は、次のように変化して冷凍サイクル中を流れる。ガス状冷媒が圧縮機２，３により圧縮され、高温・高圧のガス状冷媒となって四方弁４を通って凝縮器（室外熱交換器）５に流れる。凝縮器５では、車外の冷気によって冷却されて液化し、液冷媒となって、膨張弁６及び１３へと流れる。高圧の液冷媒は、膨張弁６と１３とによって急激に膨張させられ、低温・低圧の霧状の冷媒となって蒸発器（室内熱交換器）１２に流れ込む。蒸発器１２では、室内の空気から熱を奪って霧状の冷媒は蒸発して、アキュムレータ（気液分離器）７へと流れ込む。アキュムレータ７では、ガス状冷媒と液冷媒とに分離され、ガス状冷媒が圧縮機２，３に送られる。以上のサイクルを繰り返し、蒸発器１２の表面から熱を奪い、凝縮器５表面の空気に熱を放出して、車室内の冷房を行っている。
【００１０】
なお、除霜サイクルにおいては、四方弁４を切り替えて、圧縮機２，３から吐出されたガス状冷媒を四方弁４を介して蒸発器１２に導き、凝縮器５からの冷媒を四方弁４を介してアキュムレータ７に導くようにして、蒸発器１２の温度を上昇させて除霜を行うものである。
【００１１】
また、エンジン駆動式空気調和装置は、制御手段として空調用電子制御装置（ＥＣＵ）１１を備えている。このＥＣＵ１１は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、予め設定されたプログラムに従って入力信号に対する演算処理を行って、電磁クラッチ２ａ，３ａの作動やその他電気機器の作動を制御するものである。
【００１２】
ＥＣＵ１１には、圧縮機２，３の吐出側に設けられた高圧センサ９、圧縮機２，３の吸入側に設けられた低圧センサ１０及びエンジン１に設けたエンジン回転数センサ８等からの信号が入力される。また、ＥＣＵ１１には、エンジン・ストップを演算する演算手段も有している。
【００１３】
次に、上記構成における本実施形態の作動について、エンジン起動時の制御と圧縮機２台運転中の制御とに分けて図２に基づいて説明する。図２は、圧縮機の運転制御を表すフローチャートを示している（なお、図２中のＣｏｍｐは圧縮機を示している）。また、１台の圧縮機（１Ｃｏｍｐ）の交互運転とは、２台の圧縮機を１台ずつ交互に、例えば５分間隔で切り替えて運転することである。
【００１４】
（エンジン起動時の制御）
このエンジン起動時の制御は、冷媒の圧力状態から圧縮機の負荷を推定し、圧縮機の運転台数を決定しており、フローチャートでは図示していないが、その内容は、図２のフローチャートのステップＳ６〜Ｓ１２を使用して行われるものである。
エンジン１が起動後、まず電磁クラッチ２ａをＯＮして第１の圧縮機２を駆動する（ステップＳ６）。この状態で２０秒間運転した後（ステップＳ７）、圧縮機の吐出側の高圧センサ９の圧力値が２．０Mpa 以下で、かつ吸入側の低圧センサ１０の圧力値が０．６５Mpa 以下であるならば（ステップＳ８）、電磁クラッチ３ａをＯＮして第２の圧縮機３を駆動する（ステップＳ９）。
【００１５】
しかしながら、高圧センサ９又は低圧センサ１０の圧力値が、上記判定値以上の状態が６０秒間継続した場合は（ステップＳ１０）、エンジン１は、圧縮機２台分の動力を駆動できないと判断し、リトライフラグを１とし（ステップＳ１１）、１台の圧縮機の交互運転を選択する（ステップ１２）。このようにして、エンジン起動時の圧縮機の制御が行われる。リトライフラグ＝１とは、１台の圧縮機の交互運転を示している。
【００１６】
（圧縮機２台運転中の制御）
この圧縮機２台運転中の制御では、エンジン１の回転数及び冷媒の圧力状態から圧縮機の運転台数を決定している。
図２に示すように、まずステップＳ１でリトライフラグが１かどうかを確認する。これは、現在の圧縮機の運転状況が、１台の圧縮機の交互運転であるかどうかを確認している。リトライフラグ＝１でない場合は、ステップＳ４に移る。リトライフラグ＝１である場合は、２分経過後（ステップＳ２）にリトライフラグを０に、即ち交互運転を解除して（ステップＳ３）、ステップＳ４に移る。なお、２分を経過していない場合は、ステップＳ１２の交互運転を続ける。ステップＳ４では、圧縮機の２台運転が可能かどうかを問い合わせる。これは、圧縮機の２台運転できるかどうかの確認が、交互運転開始から２分以降に行われることを意味している。
【００１７】
上記の確認が行われた後に、圧縮機２，３の２台運転が開始される。圧縮機２，３の２台運転中に、（１）エンジン回転数センサ８の回転数値が１０００rpm を下回る（ステップＳ１３）、（２）高圧センサ９の圧力値が１０秒連続で２．６Mpa 以上となる（ステップＳ１４）、（３）第２の圧縮機３のＯＮから１０秒以内でのエンジン・ストップが４回発生した（ステップＳ１５，Ｓ１６）、の３つの条件について判定する。
そして、上記（１）〜（３）の３つの条件がどれか一つでも成立すれば、エンジン１が高負荷であると判断して、ステップＳ１１及びＳ１２に進み、一台の圧縮機の交互運転に切り替える。
【００１８】
上記ステップＳ４で、圧縮機の２台運転が可能でない場合は、ステップＳ５に進み、１台の圧縮機が運転中かどうかの確認が行われ、運転中でない場合は、ステップＳ６で１台目の圧縮機が駆動される。これ以降の制御フローは、上述したエンジン起動時の制御と同様である。即ち、２０秒間運転した後に（ステップＳ７）、高圧センサ９の圧力値が２．０Mpa 以下で、低圧センサ１０の圧力値が０．６５Mpa 以下であるならば（ステップＳ８）、２台目の圧縮機を駆動し（ステップＳ９）、上記いずれかの判定値が以上の状態が６０秒間継続した場合は（ステップＳ１０）、エンジン１は、２台分の圧縮機２，３の動力を駆動できないと判断し、１台の圧縮機の交互運転を選択する（ステップＳ１１及びＳ１２）。このようにして、圧縮機２台運転中の制御が行われる。
【００１９】
以上説明したように、本発明においては、外気が高い時の冷房運転等のように過負荷状態になって、エンジンが高負荷となっても、空気調和装置を止めずに運転することが可能となり、エンジンの高負荷による黒煙の排出やエンジン・ストップの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のエンジン駆動式空気調和装置の全体構成を示す図である。
【図２】圧縮機の制御を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１…エンジン
２，３…圧縮機
２ａ，３ａ…電磁クラッチ
５…凝縮機（室外熱交換器）
６，１３…膨張手段（膨張弁）
７…アキュムレータ
８…エンジン回転数センサ
９…高圧センサ
１０…低圧センサ
１１…空調用電子制御装置（ＥＣＵ）
１２…蒸発器（室内熱交換器）

Claims

圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器及びアキュムレータ等より構成される冷媒循環回路を具備していて、前記圧縮機がエンジンによって駆動されるエンジン駆動式空気調和装置において、
前記エンジンに設けられた回転数センサと、
前記冷媒循環回路に並列に２台配置された、前記エンジンによって駆動される前記圧縮機と、
前記冷媒循環回路の前記圧縮機の吐出側に配置された高圧センサと、
前記冷媒循環回路の前記圧縮機の吸入側に配置された低圧センサと、
エンジン・ストップの発生をカウントする機能を備えると共に、圧縮機負荷又はエンジン負荷に基づいて前記２台の圧縮機の運転を制御する制御手段と、
を具備していて、
前記圧縮機負荷としての前記高圧センサ又は前記低圧センサによる圧力値に基づいて、前記制御手段が前記圧縮機の運転台数を決定すると共に、前記エンジン負荷である、（１）エンジン回転数が設定回転数を１０００ rpm 下回るか、（２）高圧センサの圧力値が１０秒間連続で２．６ Mpa 以上であるか、又は（３）圧縮機の２台運転が開始されてから１０秒以内に４回、エンジン・ストップが発生したか、の３つの条件のいずれか一つが成立した場合に、前記制御手段によって圧縮機の１台運転に切り替えることを特徴とするエンジン駆動式空気調和装置。