JPH1178510A - 車両用冷凍サイクル装置 - Google Patents
車両用冷凍サイクル装置Info
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Abstract
両立を図る。 【解決手段】 圧縮機2の回転数が所定回転数(例え
ば、2000rpm)を越える高回転領域では、圧縮機
2の回転数が増加して動力が増加しても、冷房能力は増
加せず、飽和するという点に着目して、圧縮機2が最大
容量近傍の運転状態にあるとき、圧縮機2の回転数が所
定値以上に上昇して圧縮機2が高回転状態になると、以
後、圧縮機2が高回転状態にある間は、高回転状態にな
った時点における、蒸発器6の吹出空気温度を維持する
ように、圧縮機2の容量を制御する。これにより、圧縮
機2の回転数増加による動力増加分を圧縮機の容量低減
により抑制して、ほぼ最大の冷房能力を確保しつつ、省
動力効果を発揮する。
Description
駆動されて冷媒を圧縮する圧縮機の容量制御もしくは圧
縮機の作動断続を行う機構を備えた車両用冷凍サイクル
装置において、車両エンジンの省動力と冷房性能の確保
との両立を図るための制御システムに関するものであ
る。
車両エンジンの省動力のための容量制御は種々提案され
ており、例えば、特開昭57−175422号公報、特
開平1−182114号公報、特開平1−254420
号公報等にて、車両エンジンの加速時に圧縮機の容量を
小容量にして、車両エンジンの圧縮機駆動動力を低減し
て、車両の加速性を向上させるものが提案されている。
は、車両エンジンの加速時に圧縮機を停止するか、ある
いは圧縮機の容量を小容量にして、車両エンジンの圧縮
機駆動動力を低減して、車両の加速性を向上させるとと
もに、車両エンジンの加速状態判定時の車室温を記憶し
ておき、この記憶温度よりも車室温が所定温度高くなる
と、圧縮機を加速時制御の状態から通常制御状態に復帰
させて、車室温の異常上昇を防止することが提案されて
いる。
記載の従来技術は、基本的には、いずれも、車両エンジ
ンの加速状態を判定して、圧縮機の容量を予め設定した
所定容量まで一義的に低減するという考え方のものであ
って、冷凍サイクルにおける実際の冷房能力および圧縮
機動力と、圧縮機回転数との挙動については考慮してい
ない。従って、車両エンジンの省動力と冷凍サイクルの
冷房性能の確保とを良好に両立できるものではなかっ
た。
とく圧縮機作動の断続制御を組み合わせるものでも、車
室温の変化は冷凍サイクルの挙動に対して時間的に大き
な遅れがあるので、省動力と冷房性能の確保との両立は
実際には困難である。そこで、本発明は上記点に鑑み
て、車両エンジンの省動力と冷房性能の確保との両立を
図ることを目的とする。
における実際の冷房能力および圧縮機動力と、圧縮機回
転数との挙動に着目してなされたものであるので、先ず
この圧縮機回転数に関するサイクル挙動について具体的
に説明する。図13は、縦軸に冷房能力Qおよび圧縮機
動力Lをとり、横軸に圧縮機回転数Ncをとった実験デ
ータであり、実験条件は冷凍サイクルの凝縮器の冷却空
気(外気)温度:35°C、冷凍サイクルの蒸発器の流
入空気(空調空気)の温度:35°C、同流入空気(空
調空気)の相対湿度:40%、同流入空気(空調空気)
の風量:500m3 /hである。また、冷凍サイクルの
圧縮機は、容量:160ccのワッブル型圧縮機であ
る。
気の風速=4m/s時の特性、Q2、L2 は凝縮器の冷
却空気の風速=3m/s時の特性、Q3 、L3 は凝縮器
の冷却空気の風速=2m/s時の特性である。これらQ
1 、L1 〜Q3 、L3 の特性の差は、冷凍サイクルの高
圧側圧力が凝縮器の凝縮能力により変動し、高圧側圧力
の変動に伴って冷房能力Qおよび圧縮機動力Lが変動す
るために発生する。
が比較的低い領域にある通常運転時には、回転数Ncの
上昇につれて冷房能力Qおよび圧縮機動力Lがともに増
大するが、回転数Ncが2000rpm付近まで上昇す
ると、圧縮機動力Lが増大するだけで、冷房能力Qはほ
とんど増大せず、飽和してくる。このように、圧縮機の
高回転域において、冷房能力Qが飽和するのは、圧縮機
の回転数上昇によりサイクル内の冷媒流速が増大して圧
損が急増し、サイクル内の冷媒流量の増加が飽和してく
るためである。
の回転数Ncが所定回転数(図10の特性では2000
rpm)を越える高回転領域では、圧縮機の回転数Nc
が増加して動力Lが増加しても、冷房能力Qは増加せ
ず、飽和してくるという点に着目して、この圧縮機の回
転数Nc増加による動力Lの増加分(図13の斜線域
A)を圧縮機の容量低減、もしくは圧縮機の作動停止に
より抑制して、ほぼ最大の冷房能力を確保しつつ、省動
力効果を有効に発揮しようとするものである。
機(2)の回転数が所定値以上に上昇して圧縮機(2)
が高回転状態になると、以後、圧縮機(2)が高回転状
態にある間は、高回転状態になった時点における、蒸発
器(6)の冷却度合に関連する物理量を維持するよう
に、圧縮機(2)の作動を制御することを特徴としてい
る。
になった時点における、蒸発器(6)の冷却度合に関連
する物理量(例えば、蒸発器吹出空気温度)を圧縮機
(2)の高回転時の間維持するから、圧縮機(2)の高
回転時に図13のNc=2000rpm時点での冷房能
力Qを確保でき、ほぼ最大冷房能力を維持できる。一
方、圧縮機(2)の高回転時には、蒸発器(6)の冷却
度合に関連する物理量が圧縮機(2)の回転数上昇に伴
って低温側に移行しようとするので、この低温側への移
行を圧縮機の作動制御(具体的には容量低減、作動停止
等)により相殺するから、圧縮機動力を低減(図13の
斜線域Aの動力低減)して、車両エンジン(11)の走
行性能を向上できる。
縮機(2)の回転数上昇に伴って飽和する冷房能力を、
その飽和直前の最大能力レベルに維持しながら、圧縮機
の作動制御により圧縮機動力を効果的に低減できるもの
である。次に、請求項2記載の発明では、圧縮機(2)
に、外部からの制御信号により容量を可変する容量可変
機構(23、16)を備える車両用冷凍サイクル装置に
おいて、圧縮機(2)が最大容量近傍の運転状態にある
とき、圧縮機(2)の回転数が所定値以上に上昇して圧
縮機(2)が高回転状態になると、以後、圧縮機(2)
が高回転状態にある間は、高回転状態になった時点にお
ける、蒸発器(6)の冷却度合に関連する物理量を維持
するように、圧縮機(2)の容量を制御することを特徴
としている。
圧縮機(2)の作動制御を容量制御により達成するもの
であるから、圧縮機(2)の回転数上昇に伴って飽和す
る冷房能力を、その飽和直前の最大能力レベルに維持し
ながら、圧縮機(2)の容量制御により圧縮機動力を効
果的に低減できる。次に、請求項3記載の発明では、車
両エンジン(11)と固定容量型の圧縮機(2)との間
に、圧縮機(2)の作動を断続するクラッチ手段(9)
を備える車両用冷凍サイクル装置において、圧縮機
(2)の回転数が所定値以上に上昇して圧縮機(2)が
高回転状態になると、以後、圧縮機(2)が高回転状態
にある間は、高回転状態になった時点における、蒸発器
(6)の冷却度合に関連する物理量を維持するように、
クラッチ手段(9)により圧縮機(2)の作動を断続す
ることを特徴としている。
圧縮機(2)の作動制御を特に、断続制御(ON−OF
F制御)により達成するものであるから、圧縮機(2)
の回転数上昇に伴って飽和する冷房能力を、その飽和直
前の最大能力レベルに維持しながら、圧縮機(2)の断
続制御(ON−OFF制御)により圧縮機動力を効果的
に低減できる。
において、圧縮機(2)が高回転状態になった時点にお
ける、蒸発器(6)の冷却度合に関連する物理量(TE
A )を記憶し、蒸発器(6)の実際の冷却度合に関連す
る物理量が記憶した物理量(TEA )に所定値(α)を
加えた値(TEA +α)より低温側であるときはクラッ
チ手段(9)をオフ状態として圧縮機(2)を停止し、
一方、蒸発器(6)の実際の冷却度合に関連する物理量
が前記値(TEA +α)より高温側であるときはクラッ
チ手段(9)をオン状態として圧縮機(2)を作動させ
ることを特徴としている。
(α)を加えた値(TEA +α)と、実際の蒸発器
(6)の冷却度合とを比較して圧縮機作動の断続を行う
から、圧縮機(2)が高回転状態になった直後の時点で
は、蒸発器(6)の実際の冷却度合が所定値(α)の分
だけ、TEA +αより低温になっているため、必ず、圧
縮機(2)を停止させて、車両エンジン(11)の走行
性能を向上できる。
所定値(α)に相当する温度上昇を起こすまでは圧縮機
(2)の停止状態を持続して、圧縮機動力の低減効果を
確保できる。次に、請求項5記載の発明では、圧縮機
(2)に、外部からの制御信号により容量を少なくとも
大小2段階に切り替える容量切替機構(115、11
6)を備える車両用冷凍サイクル装置において、圧縮機
(2)の回転数が所定値以上に上昇して圧縮機(2)が
高回転状態になると、以後、圧縮機(2)が高回転状態
にある間は、高回転状態になった時点における、蒸発器
(6)の冷却度合に関連する物理量を維持するように、
圧縮機(2)の容量を大小2段階に切り替えることを特
徴としている。
圧縮機(2)の作動制御を特に、圧縮機容量の大小2段
階切替により達成するものであるから、圧縮機(2)の
回転数上昇に伴って飽和する冷房能力を、その飽和直前
の最大能力レベルに維持しながら、圧縮機容量の大小2
段階切替により圧縮機動力を効果的に低減できる。そし
て、請求項6記載の発明は、請求項5において、圧縮機
(2)が高回転状態になった時点における、蒸発器
(6)の冷却度合に関連する物理量(TEA )を記憶
し、蒸発器(6)の実際の冷却度合に関連する物理量が
前記記憶した物理量(TEA )に所定値(α)を加えた
値(TEA +α)より低温側であるときは容量切替機構
(115、116)により圧縮機(2)の容量を小容量
に切り替え、一方、蒸発器(6)の実際の冷却度合に関
連する物理量が前記値(TEA +α)より高温側である
ときは容量切替機構(115、116)により圧縮機
(2)の容量を大容量に切り替えることを特徴としてい
る。
替を行う場合に前述した請求項4と同様の効果を発揮で
きる。次に、請求項4または請求項6記載の発明におけ
る、前記所定値(α)は請求項7のごとく予め設定され
た固定値にしても、あるいは、請求項8のごとく蒸発器
(6)の熱負荷の減少に応じて増加する可変値にしても
よい。
発器(6)の熱負荷の減少に応じて増加する可変値とす
れば、熱負荷の小さいときには、所定値(α)の増加に
より圧縮機停止期間もしくは圧縮機小容量期間を長くし
て、圧縮機動力の低減効果を一層高めることができる。
次に、請求項9記載の発明は、請求項2記載の発明にお
ける高回転状態の判定機能、容量制御機能をそれぞれ高
回転状態の判定手段、容量制御手段という機能実現手段
として表現しているものであって、請求項2と同一の効
果を発揮できる。
記載の発明における高回転状態の判定機能、クラッチ制
御機能をそれぞれ高回転状態の判定手段、クラッチ制御
手段という機能実現手段として表現しているものであっ
て、請求項3と同一の効果を発揮できる。次に、請求項
11記載の発明は、請求項5記載の発明における高回転
状態の判定機能、容量大小切替機能をそれぞれ高回転状
態の判定手段、容量大小切替手段という機能実現手段と
して表現しているものであって、請求項5と同一の効果
を発揮できる。
物理量は、具体的には、請求項12記載のごとく蒸発器
吹出直後の空気温度または蒸発器表面温度であり、さら
には、請求項13記載のごとく圧縮機(2)の吸入圧で
あってもよい。次に、請求項14記載の発明では、請求
項2または9において、容量可変機構を、圧縮機(2)
の容量を可変する容量可変部材(16)と、この容量可
変部材(16)を変位させる制御圧(Pc)を発生する
電磁式圧力制御装置(23)とにより構成し、この電磁
式圧力制御装置(23)に、前記制御圧(Pc)が発生
する制御圧室(26)と、前記圧縮機(2)の吐出圧
(Pd)が加わる吐出圧室(24)と、前記圧縮機
(2)の吸入圧(Ps)が加わる吸入圧室(25)とを
備え、制御圧室(26)は、吐出圧室(24)と、吸入
圧室(25)の両方に連通しており、制御圧室(26)
と吐出圧室(24)との間には絞り量が調整可能な可変
絞り機構(27、28)が配置され、さらに、電磁式圧
力制御装置(23)に、外部からの制御信号により電磁
力が変化する電磁機構(32〜35)と、予め設定され
た設定圧と吸入圧(Ps)とに応じて変位する圧力応動
機構(30)とを備え、可変絞り機構(27、28)の
絞り量を電磁機構(32〜35)および圧力応動機構
(30)により調整して、制御圧(Pc)を変化させる
ことを特徴としている。
8)の絞り量を電磁機構(32〜35)の電磁力および
圧力応動機構(30)の変位により調整して、制御圧
(Pc)を変化させることができる。つまり、圧縮機
(2)自身の吐出圧(Pd)と吸入圧(Ps)とを利用
した簡単、確実な機構で容量可変を良好に行うことがで
きる。
14において、電磁機構(32〜35)に流れる電流量
(In)と、空調熱負荷に関連する物理量とに基づいて
圧縮機(2)が最大容量近傍の運転状態にあるかどうか
を判定することを特徴としている。これによると、圧縮
機(2)に最大容量近傍状態を検出する検出手段を特別
に付加することなく、圧縮機(2)の最大容量近傍の運
転状態状態を判定できる。
具体的には、請求項16に記載のごとく外気温(Ta
m)を用いることができる。なお、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。
基づいて説明する。 (第1実施形態)図1は本発明の第1実施形態の全体構
成図である。本実施形態は車両用空調装置に適用される
冷凍サイクル装置を示しており、冷凍サイクル1には冷
媒を吸入、圧縮、吐出する圧縮機2が備えられている。
この圧縮機2から吐出された高温、高圧の過熱ガス冷媒
は凝縮器3に流入し、ここで、図示しない冷却ファンよ
り送風される外気と熱交換して冷媒は冷却されて凝縮す
る。
(気液分離器)4に流入し、受液器4の内部で冷媒の気
液が分離され、冷凍サイクル1内の余剰冷媒(液冷媒)
が受液器4内に蓄えられる。この受液器4からの液冷媒
は膨張弁(減圧手段)5により低圧に減圧され、気液2
相状態となる。この膨張弁5からの低圧冷媒は蒸発器6
に流入する。この蒸発器6は車両用空調装置の空調ダク
ト7内に設置され、蒸発器6に流入した低圧冷媒は空調
ダクト7内の空気から吸熱して蒸発する。
知する感温筒5aを有する温度式膨張弁であり、蒸発器
6の出口冷媒の過熱度を所定値に維持するように弁開度
(冷媒流量)を調整するものである。上記したサイクル
構成部品(1〜6)の間はそれぞれ冷媒配管8によって
結合されている。また、圧縮機2は電磁クラッチ9、ベ
ルト10等を介して車両走行用エンジン11により駆動
される。
おり、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)は送
風機12により空調ダクト7内を送風される。この送風
空気は、蒸発器6を通過した後に、図示しないヒータユ
ニット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。
空気吹出直後の部位には、蒸発器6を通過した直後の吹
出空気温度を検出するサーミスタからなる蒸発器吹出温
度センサ13が設けられている。なお、上記ヒータユニ
ットは周知のものであり、蒸発器6を通過した冷風を再
加熱する温水式ヒータコア(加熱手段)、この温水式ヒ
ータコアにおける加熱度合いを調節する温度調節手段を
なすエアミックスドアあるいは温水流量制御弁等が配設
されており、さらに、空調ダクト8の空気下流端には、
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が備
えられている。
チ9は空調用電子制御装置(以下ECUという)14に
接続されており、そして、ECU14からの制御信号に
基づいて電磁クラッチ9が通電されると、電磁クラッチ
9が接続状態になって、圧縮機2に車両エンジン11の
動力が伝達されて、圧縮機2は運転状態となる。これに
反し、電磁クラッチ9の通電が遮断されると、電磁クラ
ッチ9が開離状態になって、圧縮機2は停止する。
ッチ9の具体的構造の一例を示すもので、圧縮機2はワ
ッブルタイプの周知のものである。圧縮機2の回転軸1
5には電磁クラッチ9を介して車両エンジン11の動力
が伝達され、回転軸15が回転する。この回転軸15に
は斜板16が一体に回転可能に連結され、この斜板16
が回転することによりピストン17が軸方向に往復動す
る。
ストン17のストロークを変化させて、圧縮機2の吐出
容量(以下、単に容量という)を可変するようになって
いる。このため、斜板16は回転軸15に対して揺動可
能に連結され、具体的には、球面状支持部18にて斜板
16が揺動可能に支持されている。斜板16の傾斜角
は、ピストン17の前後に作用する圧力、すなわち、ピ
ストン17の背面に作用するクランク室19内の圧力、
すなわち制御圧Pcと、ピストン17が往復動するシリ
ンダ20内の圧力(吐出圧Pdおよび吸入圧Ps)との
釣り合いにより変化する。従って、クランク室19内の
制御圧Pcを調整することにより、斜板16の傾斜角を
変化させることができる。
冷媒は吐出室21に吐出され、ここから吐出口(図示せ
ず)を経て図1の凝縮器3側にガス冷媒が吐出される。
また、圧縮機2のシリンダ20には吸入室22を通して
冷媒が吸入される。この吸入室22は、吸入口22aを
介して図1の蒸発器6の冷媒出口側に通じている。そし
て、上記したクランク室19の圧力(制御圧力)Pc
は、吐出室21の冷媒吐出圧Pdと吸入室22の冷媒吸
入圧Psを利用して、電磁式圧力制御装置23により変
化させるようになっている。
21に連通している吐出圧力室24と、吸入室22に連
通している吸入圧力室25と、クランク室19に連通す
る制御圧力室26が備えられている。そして、吐出圧力
室24は制御圧力室26に、弁体27により開度が調整
される可変絞り28を介して連通している。本例では、
弁体27と可変絞り28とにより可変絞り機構を構成し
ている。また、吸入圧力室25は固定絞り29を介して
制御圧力室26に連通している。これら各室の連通関係
は図3、4に分かりやすく示している。
な材料からなるベローズ(圧力応動機構)30が配設さ
れており、このベローズ30内には予め所定圧の内圧P
bが設定されており、この内圧Pbに対する吸入圧Ps
の変化により、ベローズ30は伸縮する。このベローズ
30の伸縮によりロッド31を介して弁体27が変位す
るようになっている。このベローズ30および弁体27
には電磁機構の電磁力も作用するようになっている。
32と、固定磁極部材33と、電磁コイル32の電磁力
により固定磁極部材33の方向(ベローズ30が伸びる
方向)に吸引される可動磁極部材(プランジャ)34
と、可動磁極部材34にバネ力を作用するコイルスプリ
ング35とから構成されている。可動磁極部材34の中
心部にはロッド36が連結され、このロッド36と弁体
27とロッド31は一体に連結され、一体に変位する。
による作用を説明する模式図であり、電磁式圧力制御装
置23の各部の配置状態は図示の簡略化のために図2と
は異なっている。図3は圧縮機2の容量が大きくなって
いる状態を示しており、冷房負荷の増大により吸入圧P
sがベローズ30の内圧Pbよりも上昇すると、ベロー
ズ30が収縮するので、ロッド31、36が図3(a)
において矢印方向へ移動し、これにより、弁体27が
同方向へ変位して可変絞り28の開度を減少させる。従
って、吐出圧力室24と制御圧力室26との間の圧損が
増大して、制御圧力室26内の制御圧Pcが低下する。
9の圧力が低下して、ピストン17の背圧が低下するの
で、図3(b)の矢印に示すように、斜板16が傾い
て、斜板16の傾斜角θが増大する。その結果、ピスト
ン17のストロークが増大して圧縮機2の容量が増大す
る。これにより、サイクル循環冷媒流量が増加して、冷
房能力が増大するので、吸入圧Psが次第に低下する。
内圧Pbよりも低下すると、ベローズ30が伸長するの
で、ロッド31、36が図4(a)において矢印方向
へ移動し、これにより、弁体27が同方向へ変位して可
変絞り28の開度を増加させる。従って、吐出圧力室2
4と制御圧力室26との間の圧損が減少して、制御圧力
室26の制御圧Pcが上昇する。
9の圧力が上昇すると、図4(b)の矢印に示すよう
に斜板16が立って、斜板16の傾斜角θが減少するの
で、ピストン17のストロークが減少して圧縮機2の容
量が減少する。これにより、サイクル循環冷媒流量が減
少して、冷房能力が減少するので、吸入圧Psが次第に
上昇する。
ベローズ30が伸縮することにより、制御圧Pcを調整
して圧縮機2の容量を連続的に可変制御するものにおい
て、電磁機構部は、ベローズ30の内圧Pbによる吸入
圧Psの設定圧を可変するものである。電磁コイル32
の電磁力の方向は、ベローズ30が伸長する方向であ
り、従って、電磁コイル32の電磁力は弁体27に対し
て可変絞り28の開度を増加させる方向に作用する。
イル32に流れる制御電流Inに比例するので、この制
御電流Inが増加するにつれて、可変絞り28の開度を
増加させて、制御圧Pcを増大させ、圧縮機容量を減少
させる。従って、図5に示すように制御電流Inの増加
とともに吸入圧Psの設定圧が上昇することになる。こ
れにより、制御電流Inを変えることにより、吸入圧P
sが変化して蒸発器吹出空気温度を調整できるのであ
る。
るように、本実施形態では、斜板16が容量可変部材と
しての役割を兼ねており、この斜板(容量可変部材)1
6と電磁式圧力制御装置23とにより、容量可変機構が
構成されている。上記のごとく外部制御装置から加えら
れる制御電流Inにより容量を連続的に可変する外部可
変容量圧縮機2は主に高級車に搭載される。
基づいて説明すると、ECU(電子制御装置)14は図
示しないCPU、ROM、RAM等からなる周知のマイ
クロコンピュータと、その周辺回路にて構成されるもの
であって、ECU14の入力端子には、蒸発器吹出温度
センサ13の他に、空調制御に必要な情報を検出する各
種センサが接続される。具体的には、車室内に入射する
日射量の検出手段である日射センサ37、車室内の温度
(内気温度)の検出手段である内気センサ38、車室外
の温度(外気温度)の検出手段である外気センサ39、
圧縮機回転数の検出手段である回転数センサ40が接続
されている。また、この他にも、ECU14の入力端子
には、車室内乗員が自分の希望する設定温度を手動にて
設定するための温度設定器41が接続されている。
0、及び温度設定器41からの信号は、ECU14内の
図示しない入力回路によってA/D変換された後、上記
マイクロコンピュータへ入力されるように構成されてい
る。なお、ECU14は、エンジン11の図示しないイ
グニッションスイッチがオンされ、かつ空調装置のオー
トエアコンスイッチ(図示せず)がオンされたときに、
図示しない車載バッテリーから電源が供給される。
ピュータが行う制御処理を図6のフローチャートに基づ
いて説明する。まず、車両エンジン11のイグニッショ
ンスイッチがオンされ、かつ空調装置のオートエアコン
スイッチ(図示せず)がオンされると、ECU14に電
源が供給されて、図6の制御ルーチンが起動される。そ
して、ステップS110にてフラグ1=0、フラグ2=
0の初期化を行う。次に、上記各センサ13、37〜4
0の各値を読み込むとともに、温度設定器41からの信
号を読み込む。
次のステップS120の判定はNoとなり、ステップS
130に進み、上記ステップS110にて読み込まれた
値に基づいて、下記の数式1により車室内へ吹き出す空
調空気の目標温度である目標吹出温度TAO(以下TA
Oという)を算出(決定)する。
Kam−Ts *Ks +C 但し、Tset :温度設定器41の設定温度 Tr :内気センサ38の検出する内気温 Tam :外気センサ39の検出する外気温 Ts :日射センサ37の検出する日射量 Kset 、Kr 、Kam、Ks :制御ゲイン C :定数 次のステップS140にて目標蒸発器吹出温度TEOを
決定する。この目標蒸発器吹出温度TEOの決定は、次
に述べる第1目標蒸発器吹出温度TEO1 および第2目
標蒸発器吹出温度TEO2 に基づいて行う。
TEO1 の決定方法を具体的に説明すると、図7はマイ
クロコンピータのROMに予め設定され、記憶されてい
るマップであり、このマップに基づいて、TAOが高く
なる程、第1目標蒸発器吹出温度TEO1 が高くなるよ
うに決定する。従って、TEO1 はf(TAO)として
表すことができる。
2 も、マイクロコンピータのROMに予め設定され、記
憶されている図8のマップに基づいて決定する。第2目
標蒸発器吹出温度TEO2 は、外気温度Tamに対応して
決定されるものであって、外気温度Tamの中間温度域
(図8の例では、17°C〜25°C)では冷房、除湿
の必要が低下するので、第2目標蒸発器吹出温度TEO
2 を高く(図8の例では12°C)して、圧縮機2の容
量を低減することにより、車両エンジン11の省動力を
図る。
期の高温時には冷房能力確保のため、第2目標蒸発器吹
出温度TEO2 は外気温度Tamの上昇に反比例して低下
する。一方、外気温度Tamが17°Cより低くなる低温
域では、窓ガラス曇り防止のための除湿能力確保のため
に、第2目標蒸発器吹出温度TEO2 は外気温度Tamの
低下とともに低下する。従って、TEO2 はf(Tam)
として表すことができる。
度TEO1 、TEO2 に基づいて、最終的に、目標蒸発
器吹出温度TEOを下記の数式2に基づいて決定する。
(TAO)、第2目標蒸発器吹出温度TEO2 =f(T
am)のうち、小さい方を最終的に、目標蒸発器吹出温度
TEOとして選択する。
出温度センサ13により検出される実際の蒸発器吹出温
度TEと、目標蒸発器吹出温度TEOとに基づいて、T
E=TEOとなる制御電流値Inを決定する。具体的に
は、ステップS150では、下記の数式3および数式4
に基づいて、電磁式圧力制御装置23の電磁コイル32
の制御電流値Inが算出され、出力される。この数式
3、4によるフィードバック制御は比例積分制御(PI
制御)である。
θ/Ti・En} 但し、En :蒸発器吹出温度偏差 Kp :比例定数 θ :サンプリング・タイム Ti :積分時間 電磁式圧力制御装置23では、上記のようにして算出さ
れた制御電流値Inに応じて吸入圧Psの設定圧が定ま
り、この設定圧となるように圧縮機2の容量が可変制御
され、その結果、実際の蒸発器吹出温度TEが目標蒸発
器吹出温度TEOに維持される。
2の容量が可変域にあるかどうか、換言すると、最大容
量近傍の運転状態にあるかどうかを判定する。具体的に
は、電磁式圧力制御装置23における電磁コイル32の
制御電流値In=0で、外気温Tamが25°Cを越えて
いるかどうか判定する。すなわち、制御電流値In=0
は、図5の特性図から、電磁式圧力制御装置23にて吸
入圧Psの設定値を最低として、圧縮機2の容量を大き
くすることを意味し、また、外気温Tamが25°Cを越
えることは、図8の制御マップから、第2目標蒸発器吹
出温度TEO2を引き下げて、圧縮機2の容量を大きく
することを意味している。
n=0、および外気温Tam>25°C)を同時に満足す
るときは圧縮機2が最大容量近傍の運転状態(最大能力
運転)にあると判定でき、それに反し、上記の2つの条
件のいずれか1つでも満足しないときは、圧縮機2の容
量が可変域(能力制御域)にあると判定できる。ステッ
プS160の判定がNOとなり、圧縮機2の容量が可変
域にあると判定されたときは、上述したステップS15
0による通常時の圧縮機容量制御が持続される。
なり、圧縮機2が最大容量近傍の運転状態(最大能力運
転)にあるときは、ステップS170に進み、圧縮機2
が加速時のような高回転状態にあるかどうか判定する。
具体的には、本例では、回転数センサ40の検出する圧
縮機回転数Ncが2000rpmを越えたかどうか判定
する。Ncが2000rpmより低いときはステップS
180に進み、フラグ1=0、フラグ2=0にする。従
って、この場合も、上述したステップS150による通
常時の圧縮機容量制御が持続される。
rpmを越えると、ステップS170からステップS1
90に進み、フラグ1=1にする。次のステップS20
0での判定はNoとなり、ステップS210にて、圧縮
機回転数Ncが2000rpmを越えた時点における蒸
発器吹出温度TEA を蒸発器吹出温度TEとする。そし
て、次のステップS220にて、上記蒸発器吹出温度T
EA から制御電流値Inを算出して、圧縮機容量の高回
転時制御を行う。
体的に説明すると、図9、10はともにマイクロコンピ
ータのROMに予め設定され、記憶されているマップで
あり、このマップに基づいて、制御電流値Inを算出す
る。すなわち、図9に示すマップにより、圧縮機回転数
Ncが2000rpmを越えた時点における蒸発器吹出
温度TEA から圧縮機吸入圧Psを推定し、そして、図
10に示すマップにより、圧縮機吸入圧Psの上昇に応
じて制御電流値Inが大きくなるように、Inを決定す
る。
する。以後、圧縮機回転数Nc>2000rpmである
間は、ステップS220により、圧縮機回転数Ncが2
000rpmを越えた時点における蒸発器吹出温度TE
A から制御電流値Inを決定して、蒸発器吹出温度をT
EA に維持するように圧縮機2の容量を制御することが
続行される。圧縮機回転数Ncが低下して、Nc≦20
00rpmになると、ステップS150による通常時の
圧縮機容量制御に復帰する。
御(ステップS210、S220の制御)を特徴として
いるので、その技術的意義を通常時の圧縮機容量制御
(ステップS150の制御)と対比して詳述する。図1
1はステップS150の圧縮機容量の通常制御(容量可
変域)における圧縮機回転数Nc(=エンジン回転数N
E )の変化に対する、圧縮機吸入圧Ps(=蒸発器吹出
温度TE)、圧縮機容量Vc、および圧縮機駆動動力L
の変化を示すものである。車両加速時等の圧縮機回転数
Ncの上昇により圧縮機吸入圧Psが低下しようとする
と、ベローズ30が伸長して制御圧Pcを高くし、圧縮
機容量Vcを低減させる。
止し、圧縮機吸入圧Ps(TE)を目標値に維持する。
また、圧縮機容量Vcの低減により加速時でも圧縮機駆
動動力Lを一定に維持できるので、加速時のようなエン
ジン高回転時に、圧縮機2の駆動動力の増加による、車
両エンジン11の走行性能の悪化を防止する。なお、ス
テップS150の圧縮機容量の通常制御において吸入圧
Psが上昇しようとすると、ベーロズ30が収縮して制
御圧Pcを低くするので、圧縮機2の容量が増大して、
吸入圧Psの上昇を防止する。
0の圧縮機容量の最大容量時における圧縮機回転数Nc
(=エンジン回転数NE )の変化に対する、圧縮機吸入
圧Ps、圧縮機容量Vc、圧縮機駆動動力L、および制
御電流値Inの変化を示すものである。図12におい
て、圧縮機吸入圧Ps、圧縮機容量Vc、圧縮機駆動動
力L、および制御電流値Inの2点鎖線部分はステップ
S210、S220の高回転時制御を行わない場合を示
している。
転数Ncが上昇して、圧縮機吸入圧Psが低下しても、
前述の図13の特性から冷房能力Qが飽和して、蒸発器
吹出温度TEが低下しない。その結果、圧縮機回転数N
cが上昇した後でも圧縮機容量Vcは目標蒸発器吹出温
度TEOに実際の蒸発器吹出温度TEを近づけるべく最
大容量に維持されたままになり、圧縮機高回転時(車両
加速時等)に圧縮機駆動動力Lが2点鎖線のごとく上昇
してしまい、車両走行性能を悪化させる。
の高回転時制御によれば、圧縮機回転数Nc>2000
rpmとなった時点での実際の蒸発器吹出温度TEA か
ら制御電流値Inを決定して、その制御電流値InをN
c>2000rpmの間、保持する。すなわち、圧縮機
回転数Nc>2000rpmとなる以前の低回転域で
は、制御電流値In=0により圧縮機容量が最大容量に
なっていたのに対し、Nc>2000rpmになると、
その時点でのTEA からInを決定し、このInの増加
に相当する分、制御圧Pcを高くして圧縮機容量Vcを
低減する。
転数Ncの上昇の前後で一定に保持することができ、2
点鎖線のごとく上昇する場合に比して車両走行性能を改
善できる。しかも、上記圧縮機容量Vcの低減分は、図
13の特性においてNc>2000rpmの高回転領
域、すなわち、冷房能力Qの飽和領域で行う容量低減で
あるから、冷房能力Qを最大能力近傍に維持したまま、
圧縮機駆動動力Lだけを低減できることになり、実用
上、極めて有利である。
示すフローチャートの各ステップと対応する機能実現手
段をブロック図として示している。 (第2実施形態)上記の第1実施形態では、制御電流I
nにより容量を連続的に可変する外部可変容量圧縮機2
を備える冷凍サイクル装置について説明したが、第2実
施形態では、圧縮機2として容量が変化しない固定容量
型圧縮機を用いる冷凍サイクル装置に本発明を適用して
いる。
圧縮機2を用いた冷凍サイクル装置を示す。第1実施形
態との相違は固定容量型圧縮機3を用いるに伴って、E
CU14の制御対象が電磁クラッチ(クラッチ手段)9
の断続(ON−OFF)となる。次に、第2実施形態に
おいてECU14が行う制御処理を図15のフローチャ
ートに基づいて説明する。
スイッチがオンされ、かつ空調装置のオートエアコンス
イッチ(図示せず)がオンされると、ECU14に電源
が供給されて、図15の制御ルーチンが起動される。そ
して、ステップS300にてフラグ(FLAG)1=
0、フラグ(FLAG)2=0、フラグ(FLAG)3
=0、の初期化を行う。
3、37〜40の値を読み込むとともに、温度設定器4
1の信号を読み込む。次に、ステップS320に進み、
上記ステップS310にて読み込まれた値に基づいて、
前述の数式1により車室内へ吹き出す空調空気の目標温
度である目標吹出温度TAOを算出(決定)する。次の
ステップS330ではフラグ1=0のためYESとな
り、ステップS340に進み、電磁クラッチ9の断続
(ON−OFF)制御のための判定を行う。この電磁ク
ラッチ9の断続制御は蒸発器6のフロスト(着霜)防止
のために行う周知の制御であり、具体的には、蒸発器吹
出温度センサ13により検出される蒸発器吹出温度TE
を用いて、TE<第1設定温度(例えば、3°C)であ
るときは、電磁クラッチ9を遮断(OFF)側とし、T
E>第2設定温度(例えば、4°C)であるときは、電
磁クラッチ9を連結(ON)側とする判定を行う。
(OFF)側であるときはステップS460に進み、電
磁クラッチ9を遮断(OFF)する。一方、ステップS
340での判定が連結(ON)側であるときはステップ
S350に進み、圧縮機2が加速時のような高回転状態
にあるかどうか判定する。具体的には、回転数センサ4
0の検出する圧縮機回転数Ncが2000rpmを越え
たかどうか判定する。Ncが2000rpmより低いと
きはステップS440に進み、フラグ1=0、フラグ2
=0、フラグ3=0にする。次のステップS450で電
磁クラッチ9を連結(ON)状態として、圧縮機2を作
動させる。
rpmを越えると、ステップS350からステップS3
60に進み、フラグ1=1にする。次のステップS37
0では、初期化によりフラグ2=0になっているので、
判定はYESとなり、ステップS380にて、圧縮機回
転数Ncが2000rpmを越えた時点における蒸発器
吹出温度TEA を蒸発器吹出温度TEとして記憶する。
また、ステップS380では、ステップS320で算出
された目標吹出温度TAO(°C)に基づいて制御温度
α(°C)を決定する。
図16に示すように、TAOの上昇とともに上昇するよ
うに決定する。ここで、TAOが上昇することは、冷凍
サイクルからみると冷房熱負荷が減少することであるか
ら、制御温度α(°C)は冷房熱負荷の減少とともに上
昇するように決定されると言うことができる。次に、ス
テップS390でフラグ2=1とし、ステップS400
ではフラグ3=0になっているので、ステップS410
に進み、ここで、TEを用いて電磁クラッチ9の0N−
OFF制御の判定を行う。
た当初は必ず、TEはTEA +α以下なので、ステップ
S410からステップS430に進み、電磁クラッチ9
は遮断(OFF)されることとなる。そして、ステップ
S310へ戻って、値を読み、ステップS320を経由
してステップS330に進むが、フラグ1=1なので、
判定はNOとなりステップS350へ進む。ここで、N
cが2000rpmより大きい状態が持続されておれ
ば、ステップS360、S370と進み、ここではフラ
グ2=1なので、ステップS400に進み、TEA の読
み込みは行わない。
で、ステップS410に進み、ここで再びTEの判定を
行う。電磁クラッチ9が遮断状態(圧縮機停止状態)に
なってから時間が低下すると、実際の蒸発器吹出空気温
度が上昇し、TEがTEA +αより大きくなると、ステ
ップS410での判定はYESとなる。次のステップS
420でフラグ3=1となり、ステップS450で電磁
クラッチ9が連結(ON)される。
00rpmより大きくても、S400の判定でNOとな
り、直接、ステップS450に進んで、電磁クラッチ9
が連結(ON)されることとなる。また、Ncが200
0rpm以下になれば、ステップS350からステップ
S440に進んでフラグ1、2、3はすべて初期化さ
れ、ステップS450に進む。従って、TEとTEA +
αとの大小に係わらず、電磁クラッチ9が連結(ON)
される。そして、これ以後は、再び、ステップS340
の判定結果に基づいて電磁クラッチ9の断続が決定され
る。
圧縮機回転数Ncが、冷房能力の飽和する所定回転数
(2000rpm)以上になると、電磁クラッチ9を遮
断(OFF)して圧縮機動力をカットすることにより、
車両エンジン11の省動力、低エミッション、車両走行
性能の向上を達成できる。そして、圧縮機回転数Ncが
所定回転数(2000rpm)に到達した時点における
蒸発器吹出温度TEA を記憶しておき、電磁クラッチ9
を遮断(OFF)した後に、実際の蒸発器吹出温度TE
がTEA +α(α=0.1〜1℃程度)を越えると、電
磁クラッチ9を連結(ON)して、圧縮機2を再起動さ
せるので、冷房性能(冷房フィーリング)を維持するこ
とができる。
在、多くの車に搭載されている固定容量型圧縮機2を断
続作動させることにより、車両エンジン11の省動力と
冷房性能の確保とを両立できる。従って、構成の簡単な
安価な固定容量型圧縮機2を使用できるという点では第
1実施形態よりも有利である。なお、図14中、ECU
14内には、図15に示すフローチャートの各ステップ
と対応する機能実現手段をブロック図として示してい
る。
は、制御電流Inにより容量を連続的に可変する外部可
変容量圧縮機2を備える冷凍サイクル装置について説明
したが、第3実施形態では、圧縮機2として外部からの
制御信号により容量を大小2段階に切り替える容量切替
型(2段可変容量)圧縮機を用いる冷凍サイクル装置に
本発明を適用している。
圧縮機2を用いた冷凍サイクル装置を示す。第1実施形
態との相違は圧縮機2に2段可変の容量切替機構を用い
ている点であり、これに伴って、ECU14の制御対象
がこの容量切替機構に備えられる電磁弁116(後述の
図18参照)となる。まず、最初に、第3実施形態で用
いる容量切替型(2段可変容量)圧縮機2の具体的構成
の一例を図18〜20に基づいて説明する。本例の圧縮
機2は、基本的に、図18、19に示すようにベーンタ
イプの圧縮機であって、100は円柱状のロータであ
る。101はベーンで、ロータ100に設けたスリット
102内に半径方向に摺動自在に挿入されている。この
ベーン101は、図19には2枚のみ図示してあるが、
実際は4枚等間隔で設けられている。
動を規制する円筒状のシリンダ、104、105はフロ
ントサイドプレート及びリアサイドプレートで、ロータ
100およびベーン101と微小空隙を介して、シリン
ダ103の両端を挟むものである。これらロータ10
0、ベーン101、シリンダ103およびフロントサイ
ドプレート104、リアサイドブレート105で作動空
間Vを形成する。
レート104、およびリアサイドプレート105はハウ
ジング106、107と共にボルト108で、一体に締
め付け固定される。なお、ロータ100は回転軸109
に一体的に結合されており、回転軸109は軸受11
0、110によってフロントサイドプレート104、リ
アサイドプレート105に回転自在に支持されている。
回転軸109の外部への突出端部(図18の左端部)
は、図17の電磁クラッチ9に連結され、電磁クラッチ
9を介して回転軸109に車両エンジン11からの駆動
力を受けるようになっている。111は圧縮機内部と外
気との間の密封を保つ軸封装置である。
ハウジング106とによって吸入室112が構成され、
この吸入室112に図17の蒸発器6からの冷媒が吸入
される。吸入室112の吸入冷媒は、フロントサイドプ
レート104に開口した吸入ポート113(図19)よ
り作動空間V内へ吸い込まれるようになっている。従っ
て、作動空間V内には吸入圧の冷媒が充填される。
作動空間Vの容積減少に伴って圧縮され、最も圧縮され
た状態でシリンダ103の吐出口114(図19)より
吐出弁(図示せず)等を介してハウジング107内の吐
出室107aへ吐出される。次いで、この吐出室107
aから冷媒は図17の冷媒配管8を介して凝縮器3へ排
出される。
ドプレート104に開口し作動空間Vと吸入室112と
を連通させるものである。従って、このアンロード用ボ
ートPが開口している状態では、作動空間Vがアンロー
ド用ポートPとの連通状態から離脱するまでの間は冷媒
の圧縮が行われないことになり、このアンロード用ポー
トPの開口状態における圧縮開始時の空間容積V1 は、
図19(b)に示し、またアンロード用ポートPを閉塞
した状態における圧縮開始時の空間容積V0 は図19
(a)に示す。本例ではV1 がV0 の30%〜50%程
度となるような位置にアンロード用ポートPを開口させ
ている。
を開閉する開閉弁115と、この開閉弁115の開閉を
制御する三方電磁弁116とにより、容量切替機構が構
成されている。まず、開閉弁115の構造を図20によ
り具体的に説明すると、ポートPを開閉するため、ポー
トPに対して着脱可能な傘型の弁体115aを備えてい
る。この弁体115aはステンレス等高強度の材料で成
形され、プレート115fに連結されている。
5bの端部を支持するばね座の役割を果たす。このばね
115bにより弁体115aは開方向(図20の下方)
へ所定荷重で付勢されている。また、プレート115f
にはベローフラム115cが連結され、このベローフラ
ム115cの変位により弁体115aが駆動される。プ
レート115fはベローフラム115cの変位を案内す
る役割も果たす。
ット室115dが形成されており、このパイロット室1
15dには絞り117aを介してパイロット圧力導入通
路117が連通し、電磁弁116の制御によりパイロッ
ト圧力、即ち吸入圧若しくは吐出圧が印加されるように
なっている。一方、ベローフラム115cの表面側の室
115eには吸入室112の圧力が印加されている。
図18に示すように3つの圧力口、即ち吸入圧力導入口
116a、吐出圧力導入口116b及びパイロット圧力
導出口116cが設けられている。吸入圧力導入口11
6aは吸入室112の吸入圧力を、吐出圧力導入口11
6bは吐出室107aの吐出圧力をそれぞれ導入するよ
うになっており、またパイロット圧力導出口116cは
パイロット圧力導入通路117を通してパイロット室1
15dに通じている。
製の弁体116eが移動可能に備えられている。ECU
14により電磁コイル116dへの通電を遮断すると、
弁体116eはばね116fにより図18のごとく吸入
圧力導入口116aを閉塞して吐出圧力導入口116b
を開放する位置に変位する。この結果、パイロット圧力
導出口16cに吐出圧力が導入され、パイロット室11
5dが吐出圧力になる。そのため、弁体115aがばね
115bの設定力に抗して閉方向に移動し、開閉弁11
5がポートPを閉塞する。これにより、圧縮機2の吐出
容量は、図19(a)に示す大容量(100%の容量)
に設定され、圧縮機2はフル運転を行う。
116dに通電すると、電磁コイル116dの電磁力に
より弁体116eは吸入圧力導入口116aを開放して
吐出圧力導入口116bを閉塞する位置に変位する。こ
の結果、パイロット圧力導出口116cに吸入圧力が導
入され、パイロット室115dが吸入圧力になるので、
ばね115bの設定力で弁体115aが開方向に移動し
て、開閉弁115がポートPを開口する。これにより、
圧縮機2の吐出容量は図19(b)に示す小容量(80
〜50%容量)の状態に設定される。
行う制御処理は、図21のフローチャートに示す通りで
あり、第2実施形態による図15のフローチャートと制
御処理は基本的に同じであり、異なる点は、ステップS
430、S450の制御対象が電磁クラッチ9のON−
OFFでなく、電磁弁116のON−OFFに代わって
いることと、ステップS340での判定がクラッチON
側なると、電磁クラッチ9を連結(ON)させるステッ
プS470を設けていることである。
340で電磁クラッチ9がON側であると判定される
と、ステップS470で電磁クラッチ9が連結(ON)
される。そして、この状態において、圧縮機回転数Nc
が2000rpm以下か、あるいは圧縮機回転数Ncが
2000rpmより大きい場合で、実際の蒸発器吹出温
度TEが一度TEA +αより大きくなると、ステップS
450に進み、2段可変容量圧縮機2の電磁弁116の
通電を遮断(OFF)して、圧縮機2を100%容量で
運転させる。
より大きくなり、かつ、実際の蒸発器吹出温度TEがT
EA +αより小さい時には、ステップS430に進み、
電磁弁116に通電(ON)して、圧縮機2を小容量で
運転させる。次に、第3実施形態の効果を説明すると、
圧縮機回転数Ncが、冷房能力の飽和する所定回転数
(2000rpm)以上になると、電磁弁116に通電
して圧縮機2を小容量運転させることにより、圧縮機動
力を低減できる。これにより、車両エンジン11の省動
力、低エミッション、車両走行性能の向上を達成でき
る。そして、圧縮機回転数Ncが所定回転数(2000
rpm)に到達した時点における蒸発器吹出温度TEA
を記憶しておき、圧縮機2を小容量運転させた後に、実
際の蒸発器吹出温度TEがTEA +α(α=0.1〜1
℃程度)を越えると、電磁弁116への通電を遮断し
て、圧縮機2を大容量(100%容量)運転させるの
で、冷房性能(冷房フィーリング)を維持することがで
きる。
可変容量型圧縮機2を用い、この圧縮機2の容量の大小
切替を行うことにより、車両エンジン11の省動力と冷
房性能の確保とを両立できる。しかも、第3実施形態の
2段可変容量型圧縮機2は、第1実施形態の連続可変容
量型圧縮機2に比較すると、可変容量機構を大幅に簡略
化できるので、コスト的に有利である。2段可変容量型
圧縮機2は、コスト面から一般的には中級車クラスの車
に搭載される。
1に示すフローチャートの各ステップと対応する機能実
現手段をブロック図として示している。 (他の実施形態) (1)ステップS160の変形 第1実施形態では、圧縮機2が最大容量(100%容
量)近傍の運転状態にあるか否かの判定を、外気温Ta
mおよび制御電流値Inで行なっているが、例えば、制
御圧力室26の制御圧Pcと吸入圧力室25の吸入圧力
Psとを比較し、Pc=Psならば100%容量である
と判断してもよい。
ンサやリミットスイッチ等からなるピストンストローク
検出手段により直接検出することにより、圧縮機2の最
大容量(100%容量)近傍の運転状態を判定すること
も可能である。 (2)ステップS170、S350の変形 上記各実施形態では、圧縮機2の高回転状態の判定を圧
縮機回転数Ncにより行っているが、圧縮機2を駆動す
る車両エンジン11の回転数や、車両速度を検出して、
圧縮機2の高回転状態を判定することが可能である。
ブの開度を検出するスロットルポジションセンサ(アク
セル開度検出手段)を設け、このスロットルポジション
センサにより、一定量以上のスロットルバルブ開度(ア
クセル開度)になった場合を圧縮機2の高回転状態であ
ると判定してもよい。また、上記各実施形態では、圧縮
機2の高回転状態の判定を圧縮機回転数Nc=2000
rpmの一つの設定値で行っているが、この高回転状態
判定の設定値を2つに分けてヒステリシスを設けてもよ
い。例えば、圧縮機回転数Ncが上昇していくときは、
Nc≧2000rpmを高回転状態と判定し、圧縮機回
転数Ncが低下していくときは、Nc≦1700rpm
で高回転状態からの離脱を判定してもよい。 (3)ステップS220の変形 第1実施形態では、ステップS220において、圧縮機
回転数Ncが2000rpmを越えた時点での蒸発器吹
出温度TEA から制御電流Inを算出しているが、例え
ば、、圧力検出手段を用いて吸入圧力Psを検出して、
吸入圧力Psから図9のマップに基づいて直接、制御電
流Inを算出してもよい。
物理量として、蒸発器吹出温度TE、TEA の他に、吸
入圧力Ps、あるいは蒸発器6の表面温度、蒸発器5の
冷媒蒸発温度等を検出して、本発明における圧縮機容量
制御を行うことができる。 (4)ステップS210、S380の変形 圧縮機回転数Ncが所定回転数(例えば、2000rp
m)まで上昇した時点における、蒸発器6の冷却度合に
関連する物理量とは、圧縮機回転数Ncが所定回転数に
上昇する直前または直後の物理量であってもよい。 (5)ステップS380における制御温度αの決定方法
の変形 第2、第3実施形態では、制御温度αを図16に示すよ
うに目標吹出温度TAOに応じて決定しているが、制御
温度αは冷房熱負荷状態に関連して設定するものであっ
て、冷房熱負荷が小さくなるほど大きくすればよいの
で、図22に示す冷房熱負荷状態に関連する複数の物理
量、例えば、外気温度Tam、内気温度Tr、日
射量Ts、蒸発器吹出温度TE、送風機12の風量
W、および設定温度Tsetのうち、1つまたは複数
の物理量を用い、これらの物理量の変化に対応して制御
温度αを決定してもよい。
増加とともに制御温度αを小さくし、逆にの設定温度
Tsetの場合は、Tsetの増加とともに制御温度α
を大きくする。また、制御温度αを上記のように冷房熱
負荷状態に関連して変化する可変値とせずに、予め、実
験等により最適値を求めておき、この最適値に制御温度
αを固定してもよい。 (6)ステップS340、S380の変形 第2、第3実施形態では、蒸発器6の冷却度合に関連す
る物理量として蒸発器吹出温度TEを検出しているが、
前記(3)項で述べたように吸入圧力Ps、あるいは蒸
発器6の表面温度、蒸発器5の冷媒蒸発温度等を検出し
てもよい。 (7)圧縮機2の容量可変機構の変形 第1実施形態では、圧縮機2の連続容量可変機構として
電磁式圧力制御装置23を使用しているが、電磁式圧力
制御装置23を使用せずに、サーボモータ等のアクチュ
エータを使用して、容量可変部材を直接駆動制御する機
構とすることも可能である。また、圧縮機2の連続容量
可変機構として、斜板16の傾斜角を変化させるものに
限らず、周知の種々な機構のものにも本発明を同様に適
用できることは勿論である。
可変容量機構として、ベーンタイプの圧縮機について説
明したが、他の形式の圧縮機でも2段可変容量機構を構
成できることは勿論である。また、第3実施形態におい
て、圧縮機2の容量切替機構を大小2段階の切替でな
く、大中小3段階の切替としてもよい。この場合に、圧
縮機2の高回転状態における容量切替を、大中小3段階
の切替としたり、大中2段階の切替、大小2段階の切替
等種々な制御が可能である。
イクル装置の全体構成図である。
図である。
ある。
ある。
の制御電流Inと吸入圧Psの設定圧との関係を示す特
性図である。
である。
1目標蒸発器吹出温度f(TAO)との相関関係を示す
特性図である。
f(Tam)と外気温Tamとの相関関係を示す特性図
である。
吸入圧Psとの相関関係を示す特性図である。
力制御装置の制御電流Inとの相関関係を示す特性図で
ある。
である。
図である。
との関係を示すグラフである。
装置の全体構成図である。
トである。
制御温度αとの関係を示す特性図である。
装置の全体構成図である。
断面図である。
説明用の要部横断面図である。
開閉弁部の断面図である。
トである。
定方法の他の例を示す図表である。
発器吹出温度センサ、16…斜板、23…電磁式圧力制
御装置、24…吐出圧室、25…吸入圧室、26…制御
圧室、27…弁体、28…可変絞り、30…ベローズ、
32…電磁コイル、115…開閉弁、116…電磁弁。
Claims (16)
- 【請求項1】 被冷却空間を冷却する蒸発器(6)と、 車両エンジン(11)により駆動されて、前記蒸発器
(6)で蒸発したガス冷媒を圧縮する圧縮機(2)とを
備えた車両用冷凍サイクル装置において、 前記圧縮機(2)の回転数が所定値以上に上昇して前記
圧縮機(2)が高回転状態になると、以後、前記圧縮機
(2)が前記高回転状態にある間は、前記高回転状態に
なった時点における、前記蒸発器(6)の冷却度合に関
連する物理量を維持するように、前記圧縮機(2)の作
動を制御することを特徴とする車両用冷凍サイクル装
置。 - 【請求項2】 被冷却空間を冷却する蒸発器(6)と、 車両エンジン(11)により駆動されて、前記蒸発器
(6)で蒸発したガス冷媒を圧縮する圧縮機(2)と、 この圧縮機(2)に設けられ、外部からの制御信号によ
り容量を可変する容量可変機構(23、16)とを備え
た車両用冷凍サイクル装置において、 前記圧縮機(2)が最大容量近傍の運転状態にあると
き、前記圧縮機(2)の回転数が所定値以上に上昇して
前記圧縮機(2)が高回転状態になると、以後、前記圧
縮機(2)が前記高回転状態にある間は、前記高回転状
態になった時点における、前記蒸発器(6)の冷却度合
に関連する物理量を維持するように、前記圧縮機(2)
の容量を制御することを特徴とする車両用冷凍サイクル
装置。 - 【請求項3】 被冷却空間を冷却する蒸発器(6)と、 車両エンジン(11)により駆動されて、前記蒸発器
(6)で蒸発したガス冷媒を圧縮する固定容量型の圧縮
機(2)と、 前記車両エンジン(11)と前記圧縮機(2)との間に
配置され、前記圧縮機(2)の作動を断続するクラッチ
手段(9)とを備えた車両用冷凍サイクル装置におい
て、 前記圧縮機(2)の回転数が所定値以上に上昇して前記
圧縮機(2)が高回転状態になると、以後、前記圧縮機
(2)が前記高回転状態にある間は、前記高回転状態に
なった時点における、前記蒸発器(6)の冷却度合に関
連する物理量を維持するように、前記クラッチ手段
(9)により前記圧縮機(2)の作動を断続することを
特徴とする車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項4】 前記圧縮機(2)が高回転状態になった
時点における、前記蒸発器(6)の冷却度合に関連する
物理量(TEA )を記憶し、前記蒸発器(6)の実際の
冷却度合に関連する物理量が前記記憶した物理量(TE
A )に所定値(α)を加えた値(TEA +α)より低温
側であるときは前記クラッチ手段(9)をオフ状態とし
て前記圧縮機(2)を停止し、 一方、前記蒸発器(6)の実際の冷却度合に関連する物
理量が前記値(TEA+α)より高温側であるときは前
記クラッチ手段(9)をオン状態として前記圧縮機
(2)を作動させることを特徴とする請求項3に記載の
車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項5】 被冷却空間を冷却する蒸発器(6)と、 車両エンジン(11)により駆動されて、前記蒸発器
(6)で蒸発したガス冷媒を圧縮する圧縮機(2)と、 この圧縮機(2)に設けられ、外部からの制御信号によ
り容量を少なくとも大小2段階に切り替える容量切替機
構(115、116)とを備えた車両用冷凍サイクル装
置において、 前記圧縮機(2)の回転数が所定値以上に上昇して前記
圧縮機(2)が高回転状態になると、以後、前記圧縮機
(2)が前記高回転状態にある間は、前記高回転状態に
なった時点における、前記蒸発器(6)の冷却度合に関
連する物理量を維持するように、前記圧縮機(2)の容
量を大小2段階に切り替えることを特徴とする車両用冷
凍サイクル装置。 - 【請求項6】 前記圧縮機(2)が高回転状態になった
時点における、前記蒸発器(6)の冷却度合に関連する
物理量(TEA )を記憶し、前記蒸発器(6)の実際の
冷却度合に関連する物理量が前記記憶した物理量(TE
A )に所定値(α)を加えた値(TEA +α)より低温
側であるときは前記容量切替機構(115、116)に
より前記圧縮機(2)の容量を小容量に切り替え、 一方、前記蒸発器(6)の実際の冷却度合に関連する物
理量が前記値(TEA+α)より高温側であるときは前
記容量切替機構(115、116)により前記圧縮機
(2)の容量を大容量に切り替えることを特徴とする請
求項5に記載の車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項7】 前記所定値(α)は予め設定された固定
値であることを特徴とする請求項4または6に記載の車
両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項8】 前記所定値(α)は前記蒸発器(6)の
熱負荷の減少に応じて増加する可変値であることを特徴
とする請求項4または6に記載の車両用冷凍サイクル装
置。 - 【請求項9】 被冷却空間を冷却する蒸発器(6)と、 車両エンジン(11)により駆動されて、前記蒸発器
(6)で蒸発したガス冷媒を圧縮する圧縮機(2)と、 この圧縮機(2)に設けられ、外部からの制御信号によ
り容量を可変する容量可変機構(23、16)と、 前記圧縮機(2)が最大容量近傍の運転状態にあって、
かつ、前記圧縮機(2)の回転数が所定値以上に上昇し
たことを判定する判定手段(S160、S170)と、 この判定手段(S160、S170)の判定結果を受け
て、前記圧縮機(2)が前記所定値以上の高回転状態に
ある間は、前記高回転状態になった時点における、前記
蒸発器(6)の冷却度合に関連する物理量を維持するよ
うに、前記圧縮機(2)の容量を制御する容量制御手段
(S210、S220)とを備えることを特徴とする車
両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項10】 被冷却空間を冷却する蒸発器(6)
と、 車両エンジン(11)により駆動されて、前記蒸発器
(6)で蒸発したガス冷媒を圧縮する固定容量型の圧縮
機(2)と、 前記車両エンジン(11)と前記圧縮機(2)との間に
配置され、前記圧縮機(2)の作動を断続するクラッチ
手段(9)と、 前記圧縮機(2)の回転数が所定値以上に上昇したこと
を判定する判定手段(S350)と、 この判定手段(S350)の判定結果を受けて、前記圧
縮機(2)が前記所定値以上の高回転状態にある間は、
前記高回転状態になった時点における、前記蒸発器
(6)の冷却度合に関連する物理量を維持するように、
前記クラッチ手段(9)を断続させるクラッチ制御手段
(S380、S410、S430、S450)とを備え
ることを特徴とする車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項11】 被冷却空間を冷却する蒸発器(6)
と、 車両エンジン(11)により駆動されて、前記蒸発器
(6)で蒸発したガス冷媒を圧縮する圧縮機(2)と、 この圧縮機(2)に設けられ、外部からの制御信号によ
り容量を少なくとも大小2段階に切り替える容量切替機
構(115、116)と、 前記圧縮機(2)の回転数が所定値以上に上昇したこと
を判定する判定手段(S350)と、 この判定手段(S350)の判定結果を受けて、前記圧
縮機(2)が前記所定値以上の高回転状態にある間は、
前記高回転状態になった時点における、前記蒸発器
(6)の冷却度合に関連する物理量を維持するように、
前記圧縮機(2)の容量を大小2段階に切り替える容量
切替制御手段(S380、S410、S430、S45
0)とを備えることを特徴とする車両用冷凍サイクル装
置。 - 【請求項12】 前記蒸発器(6)の冷却度合に関連す
る物理量は、前記蒸発器(6)の吹出直後の空気温度ま
たは蒸発器表面温度であることを特徴とする請求項1な
いし13のいずれか1つに記載の車両用冷凍サイクル装
置。 - 【請求項13】 前記蒸発器(6)の冷却度合に関連す
る物理量は、前記圧縮機(2)の吸入圧(Ps)である
ことを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1つに
記載の車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項14】 前記容量可変機構は、前記圧縮機
(2)の容量を可変する容量可変部材(16)と、この
容量可変部材(16)を変位させる制御圧(Pc)を発
生する電磁式圧力制御装置(23)とにより構成されて
おり、 この電磁式圧力制御装置(23)は、前記制御圧(P
c)が発生する制御圧室(26)と、前記圧縮機(2)
の吐出圧(Pd)が加わる吐出圧室(24)と、前記圧
縮機(2)の吸入圧(Ps)が加わる吸入圧室(25)
とを有し、 前記制御圧室(26)は、前記吐出圧室(24)と、前
記吸入圧室(25)の両方に連通しており、 前記制御圧室(26)と前記吐出圧室(24)との間に
は絞り量が調整可能な可変絞り機構(27、28)が配
置され、 さらに、前記電磁式圧力制御装置(23)に、外部から
の制御信号により電磁力が変化する電磁機構(32〜3
5)と、予め設定された設定圧と前記吸入圧(Ps)と
に応じて変位する圧力応動機構(30)とを備え、 前記可変絞り機構(27、28)の絞り量を前記電磁機
構(32〜35)および前記圧力応動機構(30)によ
り調整して、前記制御圧(Pc)を変化させることを特
徴とする請求項2または9に記載の車両用冷凍サイクル
装置。 - 【請求項15】 前記電磁機構(32〜35)に流れる
電流量(In)と、空調熱負荷に関連する物理量とに基
づいて前記圧縮機(2)が最大容量近傍の運転状態にあ
るかどうかを判定することを特徴とする請求項14に記
載の車両用冷凍サイクル装置。 - 【請求項16】 前記空調熱負荷に関連する物理量は外
気温(Tam)であることを特徴とする請求項15に記
載の車両用冷凍サイクル装置。
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