JP4941363B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクルの冷媒流量を検出する流量検出装置を有する冷凍サイクル装置に関する。

従来、冷凍サイクル内の圧縮機の吐出冷媒の流量を検出する流量検出装置が開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、流量検出装置で検出された冷媒流量により算出された精度の高い圧縮機のトルクの情報をエンジンの制御装置に入力することで、適切なエンジン制御の実現を図っていた。
特開２００７−２１１７０３号公報

ところで、特許文献１に記載の流量検出装置は、ケース内部の密封室内に収納され、冷媒の流量変化に応じた流体圧力により移動するスプールと、スプールを流体圧力に対向する方向に付勢するスプリングと、スプールに取り付けられた磁石と、ケースの外方に磁石と対向するように配設された磁気センサとで構成されている。

しかしながら、このような構成では、スプールと密封室との間の摺動部に異物等が挟まった場合に、スプールが固着する可能性があった。スプールが固着した状態では、圧縮機の吐出冷媒の流量、圧縮機のトルクが正確に算出されないため、適切なエンジン制御が行なわれず、エンジンストール等の問題が発生する可能性があった。

本発明は、上記点に鑑み、流量検出装置におけるスプールの固着の有無を判定可能な冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機（２）と、圧縮機（２）の吐出側に設けられた絞り部（３１）と、絞り部（３１）における圧力損失に応じて移動するスプール（３６）、スプール（３６）の移動量を検出する移動量検出手段を有し、スプール（３６）の移動量により圧縮機（２）の吐出冷媒の流量を検出する流量検出手段（３２）と、冷媒の圧力を検出する圧力検出手段と、少なくとも圧力検出手段の検出値が所定変化量を超えて変化した場合において、移動量検出手段により検出されたスプール（３６）の移動量が所定移動量を超えないときに、スプール（３６）が固着していると判定する固着判定手段とを備えることを特徴としている。

このように、冷媒の圧力が所定量を超えて変化した場合において、スプール（３６）の移動量が所定移動量を超えないときに、スプール（３６）が固着していると判定することで、スプール（３６）の固着により発生する問題を事前に回避可能となる。ここで、圧力検出手段は、冷媒の圧力を直接的に検出するものに限定されず、間接的に検出するものも含んでいる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、圧力検出手段は、圧縮機（２）の吐出側の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段を有し、固着判定手段は、圧縮機（２）の起動前の高圧圧力に対して起動後の高圧圧力が所定上昇量を超えて上昇した場合において、移動量検出手段により検出されたスプール（３６）の移動量が前記所定移動量を超えないときに、スプール（３６）が固着していると判定することを特徴としている。

このように、圧縮機（２）の吐出側の高圧圧力が圧縮機起動前に比べて起動後に所定上昇量を超えて上昇した場合において、スプール（３６）の移動量が所定移動量を超えないときに、スプール（３６）が固着していると判定することができる。ここで、高圧圧力検出手段は、圧縮機（２）の吐出側の高圧圧力を直接的に検出するものに限定されず、間接的に検出するものも含んでいる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、圧力検出手段は、圧縮機（２）の吸入側の低圧圧力を検出する低圧圧力検出手段を有し、固着判定手段は、圧縮機（２）の起動前の低圧圧力に対して起動後の低圧圧力が所定低下量を超えて低下した場合において、移動量検出手段により検出されたスプール（３６）の移動量が所定移動量を超えないときに、スプール（３６）が固着していると判定することを特徴としている。

このように、圧縮機（２）の吸入側の低圧圧力が圧縮機起動前に比べて所定低下量を越えて低下した場合において、スプール（３６）の移動量が所定移動量を超えないときに、スプール（３６）が固着していると判定することができる。ここで、低圧圧力検出手段は、圧縮機（２）の吸入側の低圧圧力を直接的に検出するものに限定されず、間接的に検出するものも含んでいる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、圧力検出手段は、圧縮機（２）の吐出側の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段、圧縮機（２）の冷媒吸入側の低圧圧力を検出する低圧圧力検出手段を有し、固着判定手段は、圧縮機（２）の起動前の高圧圧力に対して起動後の高圧圧力が所定上昇量を超えて上昇し、かつ、圧縮機（２）の起動前の低圧圧力に対して起動後の低圧圧力が所定低下量を超えて低下した場合において、移動量検出手段により検出されたスプール（３６）の移動量が所定移動量を超えないときに、スプール（３６）が固着していると判定することを特徴としている。

このように、圧縮機（２）の吐出側の高圧圧力が圧縮機起動前に比べて起動後に所定上昇量を超えて上昇し、圧縮機（２）の吸入側の低圧圧力が圧縮機の起動前に比べて所定低下量を越えて低下した場合において、スプール（３６）の移動量が所定移動量を超えないときに、スプール（３６）が固着していると判定することができる。

これにより、スプール（３６）の固着判定を、圧縮機起動前後における圧縮機（２）の吐出側の高圧圧力の変化と圧縮機（２）の吸入側の低圧圧力の変化に基づいて行なうため、スプール（３６）の固着判定の精度を向上させることができる。ここで、高圧圧力検出手段及び低圧圧力検出手段は、冷媒の圧力を直接的に検出するものに限定されず、間接的に検出するものも含んでいる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項２または４に記載の発明において、高圧圧力検出手段は、圧縮機（２）の吐出側に設けられた高圧圧力センサ（１２５）であることを特徴としている。

このように、圧縮機（２）の吐出側に高圧圧力センサ（１２５）を設ける構成とすることで、圧縮機（２）の吐出側の高圧圧力を直接的に精度良く検出できるため、スプール（３６）の固着判定の精度を向上させることができる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項３または４に記載の発明において、圧縮機（２）の冷媒吸入側に接続され、冷媒を蒸発させて冷却する蒸発器（６）と、蒸発器（６）の冷媒温度を検出する蒸発器温度検出手段（１２４）とを備え、低圧圧力検出手段は、蒸発器温度検出手段（１２４）の検出値に応じて算出される蒸発器（６）内の冷媒圧力を低圧圧力とすることを特徴としている。

このように、圧縮機（２）の冷媒吸入側の低圧圧力を、蒸発器（６）の蒸発器温度により間接的に検出することで、低圧圧力を検出する専用の圧力センサを設ける必要がないため、冷凍サイクル装置の部品点数の増加を抑制することができる。

また、請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の発明において、圧縮機（２）は、外部からの制御電流により吐出容量を可変する吐出容量可変手段を有する可変容量型圧縮機であって、吐出容量可変手段は、制御電流が所定電流以上となる場合に吐出容量を可変するように構成されており、固着判定手段は、制御電流が所定電流以上である場合にスプール（３６）が固着しているか否かを判定することを特徴としている。

このように、圧縮機（２）として可変容量型圧縮機を採用する場合には、吐出容量可変手段に入力される制御電流が所定電流以上となる場合に、スプール（３６）の固着判定を行なうことで、スプール（３６）の固着判定の精度を向上させることができる。さらに、固定容量型圧縮機と異なり、圧縮機（２）起動後においても吐出容量の変化に伴い、冷媒流量が変化することになるため、圧縮機（２）の起動時に限らず冷媒流量の変化時にスプール３６の固着判定を行なうことができる。

また、請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の発明において、移動量検出手段は、スプール（３６）に設けられた磁性体（３７）に対向するように配設され、磁性体（３７）の移動により変化する磁束密度を検出する磁束密度センサ（４２）で構成してもよい。

なお、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ものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図７に基づいて説明する。本実施形態は、車両用空調装置に本発明を適用したものである。ここで、図１は、車両用空調装置の全体構成の概要を示す全体構成図である。

車両用空調装置の一部を構成する冷凍サイクル装置１は、エンジンルーム内に配置され、圧縮機２を有して構成されている。圧縮機２は、冷凍サイクル装置１において、後述する蒸発器６下流側の冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、電磁クラッチ９およびベルト機構１０を介してエンジン１１から駆動力が伝達されて回転駆動される。圧縮機２の概略構成については後述する。

圧縮機２の吐出側は、凝縮器３入口側に接続されている。この凝縮器３は、エンジンルーム内にてエンジン１１と車両フロントグリル（図示せず）との間に配置されており、圧縮機２から吐出された冷媒と送風ファン（図示せず）により送風された外気とを熱交換させて、冷媒を冷却する放熱器である。

凝縮器３の出口側は、気液分離器４の入口側に接続されている。気液分離器４は、凝縮器３で冷却された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するものである。

気液分離器４の液相冷媒出口側は、膨張弁５に接続されている。膨張弁５は、気液分離器４で分離された液相冷媒を減圧膨張させるとともに、膨張弁５出口側から流出する冷媒の流量を調整するものである。具体的には、膨張弁５は、圧縮機２と後述する蒸発器６間の冷媒温度を検出する感温筒５ａを有しており、圧縮機２に吸入される冷媒の温度と圧力とに基づいて圧縮機吸入側冷媒の過熱度を検出し、この過熱度が予め設定された所定過熱度となるように弁開度を調整している。

膨張弁５の下流側は、蒸発器６に接続されている。蒸発器６は、空調ユニットの空調ケース７内に配置されており、膨張弁５にて減圧膨張された冷媒と空調ケース７内に配置された送風ファン１２によって送風された送風空気とを熱交換させる熱交換器である。

ここで、空調ケース７に設けられた周知の内外気切替箱（図示せず）から吸入された車室内の空気（内気）または車室外の空気（外気）が送風機１２により空調ケース７内を車室内へ向かって送風される。この送風空気は、蒸発器６を通過した後に、ヒータユニット（図示せず）を通過して吹出口から車室内に吹き出すようになっている。

また、空調ケース７内のうち、蒸発器６の空気吹出直後の部位には、蒸発器６を通過した直後の吹出空気温度（蒸発器温度）を検出するサーミスタからなる蒸発器温度センサ１２４が設けられている。なお、蒸発器温度センサ１２４は、蒸発器６のフィン温度（蒸発器温度）を検出するように構成してもよい。

さらに、空調ケース７の空気下流端には、図示しない車室内乗員の上半身に空気を吹き出すフェイス吹出口、車室内乗員の足元に空気を吹き出すフット吹出口、フロントガラス内面に空気を吹き出すデフロスタ吹出口が形成され、これらの吹出口を切替開閉する吹出モードドア（図示せず）が備えられている。

蒸発器６の下流側は、圧縮機２の後述する吸入口２１と接続されており、蒸発後の冷媒は再び圧縮機２に流入する。このように、冷凍サイクル装置１では、圧縮機２→凝縮器３→気液分離器４→膨張弁５→蒸発器６→圧縮機２の順で冷媒が循環するようになっている。

次に、本実施形態の電気制御部１００の概要を説明する。電気制御部１００は、エアコン制御部１００ａ（エアコンＥＣＵ）とエンジン制御部１００ｂ（エンジンＥＣＵ）を備えており、それぞれ、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータおよびその周辺回路から構成される。

ここで、エアコン制御部１００ａは、空調用センサ群１２１〜１２５からのセンサ検出信号、車室内前部の計器盤付近に配置される空調操作パネル１２６に設けられた各種空調操作スイッチＳＷから操作信号に基づいて、車両用空調装置の総合的な制御を行なうものである。また、エアコン制御部１００ａは、マイクロコンピュータのＲＯＭ内に空調制御機器９等の制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算処理を行う。

空調用センサ群としては、外気温Ｔａｍを検出する外気センサ１２１、内気温Ｔｒを検出する内気センサ１２２、車室内に入射する日射量Ｔｓを検出する日射センサ１２３、蒸発器６の空気吹出部に配置されて蒸発器吹出空気温度ＴＥを検出する蒸発器温度センサ１２４、圧縮機２から吐出される吐出冷媒の圧力（高圧圧力）Ｐｈを検出する高圧圧力センサ（高圧圧力検出手段）１２５、流量検出装置３０等が設けられている。

ここで、本実施形態では、高圧圧力センサ１２５が、圧縮機２の吐出側から凝縮器３の入口側の間に設けられ、圧縮機２の吐出側の高圧圧力Ｐｈを検出する高圧圧力検出手段を構成している。流量検出装置３０については後述する。なお、圧縮機２の吐出側の高圧圧力とは、圧縮機２の吐出口から膨張弁５の冷媒入口までの間の冷媒圧力を意味している。

空調操作パネル１２６に設けられた各種空調操作スイッチＳＷとして、圧縮機２の作動指令信号を出すエアコンスイッチ、吹出モードを設定する吹出モードスイッチ、空調自動制御状態の指令信号を出すオートスイッチ、車室内温度を設定する温度設定手段をなす温度設定スイッチ等が設けられている。

次に、エアコン制御部１００ａのマイクロコンピュータの出力側には、周辺回路である各種アクチュエータ駆動用の駆動回路（図示せず）を介して、電磁クラッチ９、蒸発器６の送風ファン１２等が接続される。そして、これらの各種アクチュエータ９、１２の作動がエアコン制御部１００ａの出力信号により制御される。

また、エアコン制御部１００ａは、車両側のエンジン制御部１００ｂに接続されており、これらの両制御部１００ａ、１００ｂは、相互間で信号を入出力できるようになっている。

エンジン制御部１００ｂは、周知のごとく車両エンジン１１の運転状況等を検出するエンジン用センサ群（図示せず）からのセンサ検出信号等に基づいて、車両エンジン１１への燃料噴射量、点火時期等を最適値に制御するものである。エンジン制御部１００ｂは、マイクロコンピュータのＲＯＭ内に制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算処理を行う。

次に、本実施形態で用いる圧縮機２についての概略構成を図２〜図４に基づいて説明する。図２は、本実施形態の圧縮機２の概略構成を示す概略構成図、図３は、流量検出装置の流量検出部の概略図、図４は流量検出装置の磁束密度センサの出力電圧と圧縮機の吐出側の冷媒流量を関連付けた制御特性図である。

本実施形態の圧縮機２は、周知の固定容量型圧縮機を用いており、具体的には、スクロール型圧縮機、ベーン型圧縮機等の各種圧縮機構を採用できる。圧縮機２は、蒸発器６下流側の冷媒を吸入する吸入口２１と、後述する圧縮室２６で圧縮された冷媒を吐出する吐出口２２を有するハウジング２０を備えている。

ハウジング２０内には、吸入口２１と圧縮室２６とを接続する吸入通路２５、および圧縮室２６と吐出口２２を接続する吐出通路２７が設けられている。蒸発器６から吸入された冷媒は、吸入通路２５を通過して圧縮室２６に流入され、圧縮室２６で圧縮された冷媒は、吐出通路２７を通過して凝縮器３に流出される。

圧縮室２６と吐出口２２の間の吐出通路２７には、圧縮機２の冷媒吐出流量を検出する流量検出装置３０が設けられている。この流量検出装置３０により検出された圧縮機２の吐出側の冷媒流量に基づいて、圧縮機２のトルクが算出される。圧縮機２のトルクは、電気制御部１００で算出され、エンジン１１の回転数設定等に用いられる。

流量検出装置３０は、吐出通路２７において吐出冷媒に圧力損失（前後差圧）を発生させる絞り部３１と、絞り部３１の前後差圧により圧縮機２の吐出冷媒の流量を検出する流量検出部３２等を有して構成されている。なお、流量検出部３２は、流量検出手段を構成している。

ここで、圧縮室２６と絞り部３１との間で吐出通路２７から分岐するように形成された上流側冷媒通路３３、及び、絞り部３１と吐出口２２との間で吐出通路２７から分岐するように形成された下流側冷媒通路３４が、流量検出部３２に接続されている。

次に、流量検出部３２について図３に基づいて説明する。圧縮機２のハウジング２０内には、上流側冷媒通路３３及び下流側冷媒通路３４と接続される円筒状の収納室３５が形成されている。この収納室３５には、室内を図３における上下方向に摺動可能に設けられたスプール３６が収納されている。

図３におけるスプール３６の上側の上端部３６ａには、磁石等の磁性体３７が埋設されている。また、図３におけるスプール３６の下側の下端部３６ｂは、収納室３５を摺動可能に収納室３５と略同径に形成されている。

また、スプール３６は、収納室３５の上側壁部３５ａとスプール３６の上端部３６ａとの間及び収納室３５の下側壁部３５ｂとスプール３６の下端部３６ｂとの間に第１、第２スプリング３８、３９が介在され、スプール３６のバランス位置を定めている。

収納室３５内には、スプール３６の上端部３６ａの上側領域４０に上流側連通口３５ｃが形成され、スプール３６の下端部３６ｂの下側領域４１に下流側連通口３５ｄが形成されている。

上流側連通口３５ｃは、上流側冷媒通路３３に接続され、収納室３５内の上側領域４０に絞り部３１の冷媒流れ上流側の冷媒が流通するようになっている。また、下流側連通口３５ｄは、下流側冷媒通路３４に接続され、収納室３５内の下側領域４１に絞り部３１の冷媒流れ下流側の冷媒が流通するようになっている。

したがって、収納室３５内のスプール３６は、上端部３６ａにかかる上流側冷媒通路３３を流れる冷媒の圧力と下端部３６ｂにかかる下流側冷媒通路３４を流れる冷媒の圧力との差圧により、図３の上方又は下方に移動する。

本実施形態では、固定容量型圧縮機を用いているため、圧縮機２の吐出側の高圧圧力が変化する圧縮機２の起動時等に、圧縮機２の吐出流量が変化するため、スプール３６にかかる差圧が変化し、スプール３６は、差圧に応じて図３の上方又は下方に移動する。

一方、ハウジング２０の外側にホール素子若しくはＭＩセンサ等の磁束密度センサ４２が配設されている。磁束密度センサ４２は、収納室３５の上側壁部３５ａに面して、ハウジング２０に対して隙間を空け、スプール３６に埋設した磁性体３７と対向するように配置されている。

磁束密度センサ４２は、磁性体３７に発生する磁束密度に応じた電気的な検出信号（出力電圧）を制御装置１００に出力するように構成されている。ここで、磁束密度センサ４２で出力する出力電圧の変化が、スプール３６の移動量と対応しており、磁束密度センサ４２がスプール３６の移動量を検出する移動量検出手段を構成している。

ここで、エアコン制御部１００ａには、図４に示すような磁束密度センサ４２の出力電圧と冷媒流量との関係を関連付けた制御マップが予め記憶され、この制御マップに基づいて圧縮機２の吐出冷媒の流量が検出される。なお、制御マップは、予め実験等により得られた情報に基づいた制御特性である。

次に、本実施形態において、電気制御部１００が実行する制御処理を図５〜図７に基づいて説明する。図５は、スプールの固着判定制御のフローチャートを示し、図６は、圧縮機起動後からの時間経過と圧縮機２吐出側の高圧圧力の変化との関係を示し、図７は、外気温度の変化と圧縮機２吐出側の高圧圧力変化との関係を示している。

図５に示すフローチャートは、車両エンジン１１のイグニッションスイッチが投入され、電気制御部１００にバッテリＢ（図示しない）から電源供給された状態で、空調操作スイッチＳＷからの操作信号に応答してスタートする。

まず、ステップＳ１０で、エアコンスイッチがＯＮされた否かを判定する。エアコンスイッチがＯＮされた場合は、ステップＳ２０で、各種センサの初期値の検出を行なう。本実施形態では、高圧圧力センサ１２５により圧縮機２起動前の吐出側の高圧圧力の初期圧力Ｐｈ０、磁束密度センサ４２により圧縮機２起動前のスプール３６の初期位置Ｈ０を検出する。

ステップＳ２０で初期値を検出した後、ステップＳ３０で圧縮機２を起動させる。圧縮機２の起動後に、ステップＳ４０で高圧圧力センサ１２５により圧縮機２の吐出側の高圧圧力Ｐｈを検出する。

ここで、図５に示すように、圧縮機２起動後の吐出側の高圧圧力Ｐｈは、圧縮機２起動前の初期圧力Ｐｈ０に比べて時間経過とともに上昇し、その後所定圧力に安定する。また、図６に示すように外気温度の上昇とともに、圧縮機２起動前の初期圧力Ｐｈ０が上昇し、圧縮機起動後の安定した吐出側の高圧圧力Ｐｈも同様に上昇する関係となっている。つまり、外気温度の変化に関わらず、圧縮機２起動後の吐出側の高圧圧力Ｐｈは、圧縮機２起動前の初期圧力Ｐｈ０に対して高い値となる。

図４に戻り、ステップＳ５０で、ステップＳ２０で検出した初期圧力Ｐｈ０に対するステップＳ４０で検出した吐出側の高圧圧力Ｐｈの上昇量が所定上昇量に達したか否かを判定する。ここで、所定上昇量は、圧縮機２により冷凍サイクル装置１内を冷媒が循環する程度の上昇量に設定され、例えば、０．０５ＭＰａに設定される。初期圧力Ｐｈ０に対する吐出側の高圧圧力Ｐｈの上昇量が所定上昇量に達するまで、ステップＳ４０、ステップＳ５０が繰り返される。

ステップＳ５０で、圧縮機２の初期圧力Ｐｈ０に対する吐出側の高圧圧力Ｐｈの上昇量が所定上昇量に達したと判定された場合は、ステップＳ６０で、流量検出装置３０によりスプール３６の移動位置Ｈを検出する。なお、スプール３６の移動位置Ｈは、磁束密度センサ４２の出力電圧の変化により検出される。

ここで、初期圧力Ｐｈ０に対して吐出側の高圧圧力Ｐｈの上昇量が所定上昇量となると、冷媒が安定して冷凍サイクル装置１内を循環するため、圧縮機２の吐出側に設けられた絞り部３１の前後で差圧が発生し、スプール３６の固着がなければ、流量検出部３２のスプール３６が収納室３５内において上方又は下方に移動することとなる。

次に、ステップＳ７０で、スプール３６の初期位置Ｈ０から移動位置Ｈまでの移動量が
所定移動量を超えているか否かを判定する。スプール３６の移動量が、所定移動量を超えている場合は、スプール３６が固着していないものとしてステップＳ８０に進み、スプールの固着なしと判断する。

一方、スプール３６の移動量が、所定移動量を超えていない場合は、スプール３６が固着しているものとしてステップＳ９０に進み、スプールの固着ありと判断する。そして、ステップＳ１００で電磁クラッチ９を切り離して圧縮機２を停止する。ここで、ステップＳ４０〜ステップＳ９０までの制御処理が、本実施形態におけるスプール固着判定手段を構成している。

以上説明したように、本実施形態では、圧縮機２で吐出側の高圧圧力Ｐｈが初期圧力Ｐｈ０に対して所定上昇量を超えて変化した場合において、スプール３６の移動量が所定移動量を超えないときに、スプール３６が固着していると判定することができる。

このように、流量検出装置３０におけるスプール３６の固着判定を行なうことができ、スプール３６が固着していると判定された場合には、圧縮機２を停止することができるため、スプールの固着により発生するエンジンストール等の問題を事前に回避可能となる。

また、圧縮機２で吐出側の高圧圧力を専用の圧力センサ１２５で検出する構成であり、高圧圧力を精度よく検出することができるため、スプール３６の固着判定の精度を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図８〜図１０に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。ここで、図８は、本実施形態におけるスプールの固着判定制御のフローチャートを示し、図９は、圧縮機起動後からの時間経過と吸入側の低圧圧力の変化との関係を示し、図７は、外気温度の変化と吸入側の低圧圧力の変化との関係を示している。

第１実施形態では、圧縮機２の吐出側の高圧圧力Ｐｈの変化とスプール３６の移動量とに基づいてスプール３６の固着判定を行なったが、本実施形態では、圧縮機２の吸入側の低圧圧力Ｐｌの変化とスプール３６の移動量とに基づいてスプール３６の固着判定を行なう。

ここで、本実施形態においては、低圧圧力を検出する低圧圧力センサ（低圧圧力検出手段）を蒸発器６と圧縮機２の間に設け、圧縮機２の吸入側の低圧圧力Ｐｌを検出可能に構成されている。なお、圧縮機２の吸入側の低圧圧力とは、膨張弁５の冷媒出口から圧縮機２の吸入口までの間の冷媒圧力を意味している。

具体的に本実施形態の固着判定制御について図８のフローチャートに沿って説明すると、まず、ステップＳ２０で、低圧圧力センサにより圧縮機起動前の吸入側の低圧圧力の初期圧力Ｐｌ０、磁束密度センサ４２により圧縮機２起動前のスプール３６の初期位置Ｈ０を検出する。

圧縮機２の起動後、ステップＳ４０で低圧圧力センサにより圧縮機２の吸入側の低圧圧力Ｐｌを検出する。ここで、図９に示すように、圧縮機２起動後の吸入側の低圧圧力Ｐｌは、圧縮機２起動前の初期圧力Ｐｌ０に比べて時間経過とともに低下し、その後所定圧力に安定する。ここで、図１０に示すように、外気温が所定基準温度（例えば、７℃）以上である場合には、圧縮機２起動前の初期圧力Ｐｈ０が、圧縮機起動後の安定した吸入側の低圧圧力Ｐｌよりも高い圧力となる。つまり、外気温が所定基準温度（例えば、７℃）以上である場合には、圧縮機２起動後の吸入側の低圧圧力Ｐｌは、圧縮機２起動前の初期圧力Ｐｈ０に対して低い値となる。

図８に戻り、ステップＳ５０で、ステップＳ２０で検出した初期圧力Ｐｌ０に対するステップＳ４０で検出した吸入側の低圧圧力Ｐｌの低下量が所定低下量に達したか否かを判定する。ここで、所定低下量は、圧縮機２により冷凍サイクル装置１内を冷媒が循環する程度の低下量に設定され、例えば、０．０５ＭＰａに設定される。

ここで、吸入側の低圧圧力の初期圧力Ｐｌ０に対して吸入側の低圧圧力Ｐｌの低下量が所定低下量となると、冷媒が安定して冷凍サイクル装置１内を循環するため、圧縮機２の吐出側に設けられた絞り部３１の前後で差圧が発生し、スプール３６の固着がなければ、流量検出部３２のスプール３６は、収納室３５内において上方又は下方に移動することとなる。

そして、スプール３６の初期位置Ｈ０から移動位置Ｈまでの移動量が所定移動量を超えているか否かを判定し、所定移動量を超えていない場合は、スプール３６が固着していると判断して圧縮機２を停止する（ステップＳ６０〜ステップＳ１００）。

このように、冷凍サイクル装置１内の圧縮機２の吸入側の低圧圧力が圧縮機起動前に比べて所定低下量を越えて低下した場合において、スプール３６の移動量が所定移動量を超えないときに、スプール３６が固着していると判定することができる。

これにより、外気温度が所定基準温度よりも高い状態であれば、圧縮機２の吐出側の高圧圧力を検出する高圧圧力センサ１２４を設けなくても、圧縮機２の吸入側の低圧圧力の変化とスプール３６の移動量との関係によりスプール３６の固着判定制御を行なうことができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図１１、図１２に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。上記第１実施形態では、圧縮機２として固定容量側圧縮機を採用した例について説明したが、本実施形態では、可変容量型圧縮機を採用した例について説明する。

本実施形態の圧縮機２は、エアコン制御部１００ａから出力される制御信号（制御電流）によって吐出容量を連続的に変更可能に構成された周知の斜板式可変容量型圧縮機である。なお、吐出容量とは冷媒の吸入圧縮を行う作動空間の幾何学的な容積、すなわちピストンストロークの上死点と下死点との間のシリンダ容積である。

具体的に圧縮機２は、吸入冷媒と吐出冷媒とを導入させる斜板室（図示せず）、斜板室へ導入させる吸入冷媒と吐出冷媒との割合を調整する電磁式容量制御弁（図示せず）、斜板室の圧力に応じて傾斜角度を変位させる斜板（図示せず）を有して構成されている。そして、この斜板の傾斜角度に応じてピストンストローク（吐出容量）が変更される。

電磁式容量制御弁は、圧縮機２の吸入側の低圧圧力Ｐｌと吐出側の高圧圧力Ｐｈとの差圧による力を発生する圧力応動機構と、この差圧による力と対向する電磁力を発生する電磁機構とを内蔵しており、差圧による力と電磁力との釣り合いによって弁開度（吸入冷媒と吐出冷媒との割合）を調整して斜板室の圧力を変化させる。

また、電磁機構の電磁力は、エアコン制御部１００ａから出力される制御電流Ｉによって決定され、制御電流Ｉを増加させると、斜板室の圧力が低下し、斜板の傾斜角度が増加する。これにより、ピストンストローク（吐出容量）が増加する。逆に、制御電流Ｉを減少させると、斜板室の圧力が上昇し、斜板の傾斜角度が減少する。これにより、ピストンストローク（吐出容量）が減少する。本実施形態では、電磁式容量制御弁が吐出容量可変手段を構成する。

制御電流Ｉの出力は、具体的には電流制御回路の構成上、デューティ制御により変化させる方式とするのが通常であるが、制御電流Ｉの値をデューティ制御によらず直接、連続的（アナログ的）に変化させてもよい。このように制御電流Ｉが調整されることによって、圧縮機４１では、吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができる。

次に、本実施形態のスプール３６の固着判定制御について図１１、図１２に基づいて説明する。ここで、図１１は、圧縮機２の吸入側の低圧圧力Ｐｌと制御電流Ｉとの関係により定まる圧縮機２の吐出容量の状態を示し、図１２は、本実施形態におけるスプールの固着判定制御のフローチャートを示している。

可変容量型圧縮機は、上述のように制御電流Ｉの増加により吐出容量が増加し、制御電流Ｉの減少により吐出容量が減少する関係となるが、図１１に示すように、制御電流Ｉが所定制御電流以上にまで増加しないと圧縮機２の吐出容量が変化しないようになっている。

つまり、図１１における制御電流Ｉと吸入側の低圧圧力Ｐｌがともに高い領域（図中、実線の上側領域）では、圧縮機２の吐出容量が１００％となり、実線上では、吐出容量が０〜１００％の間を可変する状態（可変域）となる。また、制御電流Ｉが低く吸入側の低圧圧力Ｐｌが高い領域、制御電流Ｉが高く吸入側の低圧圧力Ｐｌが低い領域、制御電流Ｉと吸入側の低圧圧力Ｐｌがともに低い領域では、圧縮機２の吐出容量が０％となる。

したがって、制御電流Ｉが、所定電流以上に増加されないと圧縮機２で冷媒が圧縮されず、実質的に圧縮機２は停止した状態となる。このように、圧縮機２が実質的に停止した状態では、冷凍サイクル装置１内を冷媒が循環しないため、絞り部３１で圧力損失（差圧）が発生せず、スプール３６が移動しない状態となる。

そのため、本実施形態では、図１２に示すように、ステップＳ３０において圧縮機２の起動後、ステップＳ３１で、エアコン制御部１００ａが圧縮機２の電磁式容量制御弁に出力する制御電流Ｉを検出して、ステップＳ３２で制御電流Ｉが所定電流値を越えたか否かを判定する。なお、制御電流Ｉの検出値は、エアコン制御１００ａからの出力値を用いている。

そして、制御電流Ｉが所定電流値を越えた場合に、ステップＳ４０に進み、以降スプール３６の固着判定を行なう。ここで、所定電流値は、車両空調装置における冷凍サイクル装置１の吸入側の低圧圧力Ｐｌの最小圧力値付近（例えば、０．１ＭＰａＧ）において、圧縮機２の吐出容量が１００％となる制御電流（例えば、０．７Ａ以上）に設定すればよい。

このように、圧縮機２として可変容量型圧縮機を採用した場合には、制御電流Ｉが所定電流値以上であるときに、スプール３６が固着したか否かを判断することで、スプール３６の固着判定制御の精度を向上させることができる。

なお、本実施形態では、圧縮機２として可変容量型圧縮機を採用しているため、スプール３６が固着していると判断された場合の圧縮機２の停止を、制御電流Iを所定電流以下に下げることで、圧縮機２の吐出容量を強制的に略０％付近の最小容量まで減少させ、圧縮機１０を実質上停止させるようにしてもよい。このようにすれば、圧縮機２の電磁クラッチ９を廃止できるので、圧縮機２をクラッチレス構造にすることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１３、図１４に基づいて説明する。上記第２実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略する。ここで、図１３は、蒸発器吹出空気温度（蒸発器温度）と圧縮機２の吸入側の低圧圧力との関係を定めた特性図を示し、図１４は、本実施形態におけるスプールの固着判定制御のフローチャートを示している。

第２実施形態では、圧縮機２の吸入側の低圧圧力Ｐｌを低圧圧力センサにより検出し、スプール３６の固着判定制御を圧縮機２の吸入側の低圧圧力Ｐｌの変化、及び、スプール３６の移動量に基づいて行なっている。本実施形態では、圧縮機２の吸入側の低圧圧力Ｐｌを蒸発器吹出空気温度ＴＥから推定するとともに、スプール３６の固着判定制御を、圧縮機２の吐出側の高圧圧力Ｐｈの変化、圧縮機２の吸入側の低圧圧力Ｐｌの変化、及び、スプール３６の移動量に基づいて行なう。

圧縮機２の吸入側の低圧圧力Ｐｌは、蒸発器温度センサ１２４で検出された蒸発器吹出空気温度ＴＥを蒸発器６の冷媒蒸発温度と同程度となるため、蒸発器吹出空気温度ＴＥにより図１４の蒸発器吹出空気温度ＴＥと吸入側の低圧圧力Ｐｌとの関係を示す制御マップ（飽和圧力線）に基づいて圧縮機２の吸入側の低圧圧力Ｐｌを算出することができる。ここで、本実施形態における蒸発器温度センサ１２４、制御マップ等が、低圧圧力検出手段を構成している。なお、この制御マップは、予めエアコン制御部１００ａのＲＯＭ等に記憶されている。

また、本実施形態のスプール３６の固着判定制御は、図１４に示すように、ステップＳ２０で、高圧圧力センサ１２５により圧縮機２起動前の吐出側の高圧圧力の初期圧力Ｐｈ０、蒸発器温度センサ１２４により圧縮機２起動前の蒸発器吹出空気温度の初期温度ＴＥ０、磁束密度センサ４２により圧縮機２起動前のスプール３６の初期位置Ｈ０を検出する。ここで、本実施形態では、蒸発器吹出空気温度の初期温度ＴＥ０に基づいて圧縮機２の吸入側の低圧圧力の初期圧力Ｐｌ０を推定する。

ステップＳ３０で圧縮機２を起動した後、ステップＳ４０で圧縮機起動後の蒸発器吹出空気温度ＴＥを検出する。そして、ステップＳ４１で、ステップＳ４０で検出した蒸発器吹出空気温度ＴＥに基づいて圧縮機２の吸入側の低圧圧力Ｐｌ（図１４におけるｆ（ＴＥ））を推定し、ステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０で、圧縮機２の吸入側の低圧圧力の初期圧力Ｐｌ０に対する吸入側の低圧圧力Ｐｌの低下量が所定低下量に達したか否かを判定し、圧縮機２の吸入側の低圧圧力の初期圧力Ｐｌ０に対する吸入側の低圧圧力Ｐｌの低下量が所定低下量に達したと判定された場合に、ステップＳ５１で、高圧圧力センサ１２５で圧縮機２の吐出側の高圧圧力Ｐｈを検出する。

そして、ステップＳ５２で、ステップＳ２０で検出した吐出側の高圧圧力の初期圧力Ｐｈ０に対するステップＳ５１で検出した吐出側の高圧圧力Ｐｈの上昇量が所定上昇量に達したか否かを判定する。

ステップＳ５２で圧縮機２の吐出側の高圧圧力の初期圧力Ｐｈ０に対する吐出側の高圧圧力Ｐｈの上昇量が所定上昇量に達したと判定された場合に、スプール３６の初期位置Ｈ０から移動位置Ｈまでの移動量が所定移動量を超えているか否かを判定し、所定移動量を超えていない場合は、スプール３６が固着していると判断して圧縮機２を停止する（ステップＳ６０〜ステップＳ１００）。

このように、圧縮機２の吐出側の高圧圧力が圧縮機起動前に比べて起動後に所定上昇量を超えて上昇し、圧縮機２の吸入側の低圧圧力が圧縮機起動前に比べて所定低下量を越えて低下した場合において、スプール３６の移動量が所定移動量を超えないときに、スプール３６が固着していると判定することができる。

これにより、スプール３６の固着判定を、圧縮機２の吐出側の高圧圧力の変化と圧縮機２の吸入側の低圧圧力の変化の２つの判定に基づいて行なうため、スプール３６の固着判定の精度を向上させることができる。

また、圧縮機２の冷媒吸入側の低圧圧力を、蒸発器６の蒸発器吹出空気温度ＴＥにより算出することで、低圧圧力を検出する専用の圧力センサを設ける必要がないため、冷凍サイクル装置１の部品点数の増加を抑制することができる。

なお、本実施形態では、圧縮機２の吸入側の低圧圧力が圧縮機起動前に比べて所定低下量を越えて低下した後、圧縮機２の吐出側の高圧圧力が圧縮機起動前に比べて起動後に所定上昇量を超えて上昇したか否かを判定しているが、圧縮機２の吐出側の高圧圧力が圧縮機起動前に比べて起動後に所定上昇量を超えて上昇した後、圧縮機２の吸入側の低圧圧力が圧縮機起動前に比べて所定低下量を越えて低下したか否かを判定してもよい。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、圧縮機２の吸入側の高圧圧力を高圧圧力センサ１２５により直接検出しているが、これに限定されるものではない。例えば、外気センサ１２１で検出される外気温Ｔａｍは、凝縮器３出口側の冷媒温度と同程度の温度となるため、外気温度と圧縮機２の吐出側の高圧圧力との関係を定めた制御マップに基づいて圧縮機２の高圧圧力を間接的に検出してもよい。

これにより、高圧圧力センサ１２５を設けることなく圧縮機２の吐出側の高圧圧力を検出することができる。ここで、外気温度センサ１２１、制御マップ等が高圧圧力検出手段を構成している。なお、制御マップは、予め実験等により求め、エアコン制御部１００ａのＲＯＭ等に記憶しておけばよい。

（２）上述の実施形態では、移動量検出手段として、スプール３６の移動量（出力電圧）を検出するために磁束密度センサ４２を設ける構成としているが、これに限定されるものではなく、例えば、リニアポテンショメータによりスプール３６の移動量を検出するように構成してもよい。

（３）上述の実施形態では、流量検出装置３０の収納室３５は、圧縮機２のハウジング２０に設ける構成としたが、ハウジング２０の外部にケースを設置し、そのケース内に形成する構成としてもよい。

（４）上述の実施形態では、圧縮機２のハウジング２０と磁束密度センサ４２との間に隙間を設ける構成としているが、両者を接触させた状態でもよい。

（５）上述の第３実施形態では、圧縮機２の起動前後における高圧圧力の上昇量とスプール３６の移動量とに基づいて、スプール３６の固着判定制御を行なっているが、これに限定されるものではない。圧縮機２として可変容量型圧縮機を採用している場合であれば、圧縮機２の起動前後における低圧圧力の低下量とスプール３６の移動量等とに基づいて、スプール３６の固着判定制御を行なってもよい。

さらに、固定容量型圧縮機と異なり、圧縮機２起動後においても吐出容量の変化に伴い、冷媒流量が変化するため、圧縮機２の起動時に限らず冷媒流量の変化時にスプール３６の固着判定を行なってもよい。例えば、所定間隔毎の圧縮機２の吐出側の高圧圧力の変化量が所定変化量を越えて変化した場合に、スプール３６の移動量が所定移動量を超えないときにスプール３６が固着していると判断すればよい。

（６）上述の実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置１を車両用空調装置に適用した例を説明しているが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、業務用冷蔵冷凍装置、家庭用冷蔵庫等に適用してもよい。

第１実施形態に係る車両空調装置の全体構成図である。 第１実施形態に係る圧縮機の概略構成図である。 第１実施形態に係る流量検出装置の流量検出部の概略構成図である。 磁束密度センサの出力電圧と圧縮機の吐出冷媒の流量との関係を示す特性図である。 第１実施形態に係るスプール固着判定制御のフローチャートである。 圧縮機起動後の経過時間と高圧圧力の変化を説明する説明図である。 外気温度の変化に伴う高圧圧力の変化を説明する説明図である。 第２実施形態に係るスプール固着判定制御のフローチャートである。 圧縮機起動後の経過時間と低圧圧力の変化を説明する説明図である。 外気温度の変化に伴う低圧圧力の変化を説明する説明図である。 低圧圧力と制御電流との関係により定まる可変容量型圧縮機の吐出容量の状態を説明する状態説明図である。 第３実施形態に係るスプール固着判定制御のフローチャートである。 蒸発器吹出空気温度と低圧圧力との関係を説明する説明図である。 第４実施形態に係るスプール固着判定制御のフローチャートである。

符号の説明

１ 冷凍サイクル装置
２ 圧縮機
３１ 絞り部
３２ 流量検出部（流量検出手段）
３６ スプール
４２ 磁束密度センサ（磁束密度検出手段）

Claims (8)

1. 冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機（２）と、
   前記圧縮機（２）の吐出側に設けられた絞り部（３１）と、
   前記絞り部（３１）における圧力損失に応じて移動するスプール（３６）、前記スプール（３６）の移動量を検出する移動量検出手段を有し、前記スプール（３６）の移動量により前記圧縮機（２）の吐出冷媒の流量を検出する流量検出手段（３２）と、
   冷媒の圧力を検出する圧力検出手段と、
   少なくとも前記圧力検出手段の検出値が所定変化量を超えて変化した場合において、前記移動量検出手段により検出された前記スプール（３６）の移動量が所定移動量を超えないときに、前記スプール（３６）が固着していると判定する固着判定手段とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記圧力検出手段は、前記圧縮機（２）の吐出側の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段を有し、
   前記固着判定手段は、前記圧縮機（２）の起動前の前記高圧圧力に対して起動後の前記高圧圧力が所定上昇量を超えて上昇した場合において、前記移動量検出手段により検出された前記スプール（３６）の移動量が前記所定移動量を超えないときに、前記スプール（３６）が固着していると判定することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記圧力検出手段は、前記圧縮機（２）の吸入側の低圧圧力を検出する低圧圧力検出手段を有し、
   前記固着判定手段は、前記圧縮機（２）の起動前の前記低圧圧力に対して起動後の前記低圧圧力が所定低下量を超えて低下した場合において、前記移動量検出手段により検出された前記スプール（３６）の移動量が前記所定移動量を超えないときに、前記スプール（３６）が固着していると判定することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記圧力検出手段は、前記圧縮機（２）の吐出側の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段、前記圧縮機（２）の冷媒吸入側の低圧圧力を検出する低圧圧力検出手段を有し、
   前記固着判定手段は、前記圧縮機（２）の起動前の前記高圧圧力に対して起動後の前記高圧圧力が所定上昇量を超えて上昇し、かつ、前記圧縮機（２）の起動前の前記低圧圧力に対して起動後の前記低圧圧力が所定低下量を超えて低下した場合において、前記移動量検出手段により検出された前記スプール（３６）の移動量が前記所定移動量を超えないときに、前記スプール（３６）が固着していると判定することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記高圧圧力検出手段は、前記圧縮機（２）の吐出側に設けられた高圧圧力センサ（１２５）であることを特徴とする請求項２または４に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記圧縮機（２）の冷媒吸入側に接続され、冷媒を蒸発させて冷却する蒸発器（６）と、
   前記蒸発器（６）の冷媒温度を検出する蒸発器温度検出手段（１２４）とを備え、
   前記低圧圧力検出手段は、前記蒸発器温度検出手段（１２４）の検出値に応じて算出される前記蒸発器（６）内の冷媒圧力を前記低圧圧力とすることを特徴とする請求項３または４に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記圧縮機（２）は、外部からの制御電流により吐出容量を可変する吐出容量可変手段を有する可変容量型圧縮機であって、
   前記吐出容量可変手段は、前記制御電流が所定電流を超える場合に吐出容量を可変するように構成されており、
   前記固着判定手段は、前記制御電流が所定電流を越える場合に前記スプール（３６）が固着しているか否かを判定することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記移動量検出手段は、前記スプール（３６）に設けられた磁性体（３７）に対向するように配設され、前記磁性体（３７）の移動により変化する磁束密度を検出する磁束密度センサ（４２）であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つの冷凍サイクル装置。

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