JPS6185219A - 圧縮機制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車用字５Ｉ装置（エアコン）に使用される
圧縮機に関し、詳しくは吐出容量が可変な圧縮機の冷房
能力の制御方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来容量可変圧縮機の制御方法については、蒸発器の冷
却度に比例した物理１１すなわち蒸発器内の冷媒圧力に
関連した物理ｍを検出し、該物理量と該物理量の所定の
目標値どを比較して圧縮機の吐出容量を変化させる方法
が知られている。そして上記物理量の所定の目標値は、
例えば車室内の現実の温度、車両乗員の希望する目標温
度、車外の気温等から算定される冷房負荷量等に応じて
設定されていた。この場合には送風機の空気流量は（以
下単に送風量という）は車両乗員が手動で設定づるか、
もしくは制御装置により冷房負荷ｍに応じて自動に設定
されていた。また、特開昭５８−６７５１７に見られる
ように、圧縮機の吐出容量を小さくすると同時に送Ｉ’
ｌｌも少なくする方法も提案されている。しかしながら
送Ｊ！ｌ聞を検知することによって上記物理■の所定の
目標値を設定することは従来なされていなかった。

［発明が解決しようとする問題点］ 蒸発器の吹き出し空気温度の目標値を設定し、実際の吹
き出し空気温度をその目標値に近づけるべ（圧縮機の吐
出容量を制御する方法が提案されている。吹き出し空気
温度は車室内温度と最も関係が深いので好ましい方法で
はあるが、現実の制御に応用した場合には制御に対する
応答性が問題となる。そこで応答性の良好な物理量とし
て蒸発器の出口の冷媒圧力が考えられ、この圧力に基づ
いた制υ口方法がある。しかしながらこの冷媒ＵＩ力の
目標値を定め、実際の冷媒圧力をその目標値に近づける
べく圧縮機の吐出容量を制ｔＩＩｌでるｊｊ法で・は、
蒸発器の通過風出が多い場合、或いは蒸発器を通過する
空気の温度が高い場合には蒸発器からの吹き出し空気温
度が希望するＷｌ’ｆｆより高くなってしまうことがあ
った。例えばオートエアコンを使用して、ル１車した後
の車両の室内を急速に冷房（クールダウン＞する場合等
には、送風■を最大としても送Ｊｉｌｌと無関係に冷媒
圧力の目標（１１［＋ま一定であるために目標湿度にな
かなか下がらないという問題があった。

また車室内の冷房負荷■が少なくなった時、例えば夏の
夜間等においては送風量が最小どなっても冷媒圧力の目
標値は一定であった。そのため蒸発器からの吹き出し温
度は必要以上に低下し、この冷風をヒーター１アにて加
熱して目的温度にする等、エネルギーを無駄に費やす場
合もあった。

本発明は上記問題点に鑑みなさねたものであり、上記問
題点を解決し、冷房効果の良好な圧縮機の制御方法を提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、車室に向かう空気流を冷却する蒸発器と、該
蒸発器に該空気流を送る送ｌｉｔ機と、該蒸発器に冷媒
を圧送する圧縮機と、該圧縮機に具備された容量可変手
段とを備え、 該蒸発器の冷媒圧力関連物理間を検出し、該物理ｍを予
め定められた目標値に近づけるべく該容量可変手段を駆
動して該圧縮機の吐出容量を制御する方法において、 上記送ｆ＠機から送られる空気流の流量関連物理量を検
知し、少なくとも該流量関連物理量に基づいて上記冷媒
圧力関連物理間の目標値が決められることを特徴とする
。

本発明の制御方法に用いられる圧縮機には、電磁弁等吐
出容量の可変手段を具備したものが使用される。ここに
おいて圧縮機の吐出容量を変化させるのは、冷房能力を
可変にするためであり、吐出容量が連続的に変化するも
のでも、段階的、不連続的に変化するものでもよい。ま
た圧縮機は車画定行用エンジンによって駆動され、エン
ジンの回転を圧縮機に伝３３ｉ！するクラッチを具備し
ていることが望ましい。このクラッチには電気信号によ
って０Ｎ−ＯＦＦされる電磁クラッチ等が使用される。

本発明に用いられる送１１１１ａはモータ等で駆動され
、車室内或いは車室外の空気を蒸発器に送って冷却する
。その形式は軸流式及び遠心式がありどちらも使用でき
る。その送ｆｆ１ｌは可変であり、車両乗員が任意に設
定できるものが望ましい。またコンピュータ等によって
送ｔｉｌｌの自動制御を行なうことも好ましい方法であ
る。尚送風量は連続的に変化するものでも段階的に変化
するものでもよい。

本発明にいう蒸発器の冷媒圧力の関連物理■は冷凍サイ
クルの冷房能力に関連し、蒸発器出口の冷媒圧力、圧縮
機の吸入配管の冷媒圧力、蒸発器の吹き出し空気温度、
蒸発器のフィンの表面温度、圧縮機の吸入配管の表面温
度等の物理量が用いられる。そして車室内温度、車外気
温、日射層等の冷房負荷量と車両乗員が希望する目標室
内温度とから該物理ωの目標（１ｒ１が乗員のレバー操
作成いはコンピュータによる計韓等によって設定される
。

通常はこの物理ｍの目標値と現実の該物理量の値とが比
較されて圧縮機の吐出容量が制御されている。その制御
方法には圧力スイッチを使用するもの、増幅器及び比較
器等から構成される電気回路を使用するもの、コンピュ
ータを利用するもの等がある。

本発明にいう送風機からの空気流の流■関連物理団は送
ｆｆ１ｔｊ１のその時の駆動状態に関連し、送風機がモ
ータの端子電圧をレジスタによって変更している型式の
ものであればレジスタの位置、コンビコータを使用して
いるものであればコンピュータからのプロワモータ制御
信号等が用いられる。

またモータ、或いはファンの回転数を用いることも可能
である。その他送風機の風圧を用いても良い。

本発明の特色は、上記空気流の流量関連物理ｍが検知さ
れ、その値に基づいて蒸発器の冷媒圧力目標値に追随刃
るように圧縮機の用出＠吊が制御されるところにある。

すなわち流出関連物理量の検知により送１１ｆＢが大で
ある場合には冷媒圧力関連物理ｍの目標値は通常の冷凍
サイクルで設定された値より低い値とされ、送１１１ｆ
ｆｌが小である場合には目標値は通常の冷凍→ノイクル
で設定された値より高い値とされる。この圧力関連物Ｊ
’Ｊ！　ｆｆｌの目標値の変更は連続的になされてもよ
く、段階的になされてもよい。送風ｎ；が連続的に変化
するＩ４　造であれば目標値も連続的に変更されるのが
望ましい。

また送風■が段階的に変化する構造でｄ５ねば「１標値
も段階的に変更されるとよい。また送風量が最大のとき
のみ冷媒圧力関連物３！ｒ！吊の目標値を通常の冷凍サ
イクルで設定された値より低くし、最小のときのみ目（
票値をより高くするということもできる。ざらに送風機
から蒸発器へ送られる空気の温度或いは蒸発器の吹き出
し空気温度を検知し、空気流量関連物理量と組み合わせ
て、よりきめ細かい制御も可能である。例えば送られる
空気の温−８一 度が一定値以下であればたとえ送風ｍが最大であっても
冷媒圧力関連物理間の目標値は低くされることなく通常
の冷凍ザイクルの値に保たれるようにすることも好まし
い。

［作用］ 第１図は本発明方法の１例を示し、蒸発器の冷媒圧力関
連物理間として蒸発器出口の冷媒圧力を選び、送風量に
係らず冷媒圧力の目標値を一定に保った従来の例と、本
発明を適用した場合とのクールダウン時の冷媒圧力及び
蒸発器の吹き出し空気温度の変化を模式的に表した線図
である。この場合送風機はｌ−１−１ｉＳ、１０の３段
階に送１！１ｆｆｉが変更できる構造となっている。

第１図に示すように本発明を適用した場合（実線）は送
風ｆｌＨｉでは冷媒圧力の目標値が従来より低くなるた
め実際の冷媒圧力が従来の方法（破線）より低くなって
単時間で目標とする吹き出し空気温度になる。また送風
ｆｆ）ＬＯでは従来の方法では冷媒圧力の目標値が一定
であるために圧縮機の冷房能力が過大となって吹き出し
空気温度が目標値より低下で−るが、本発明の場合は冷
ハｉｆｆ力の目標値が上がり、吹き出し空気温度を適正
にしている。

［実施例］ 以下実施例にて詳しく説明づ−る。

第２図は本発明の第１実施例の制御方法を適用した空調
装置の系統図である。圧縮１１２７は電磁弁１５により
駆動される容出可変手段を備えている。この圧縮機２７
の構造を第３図及び第４図に、また容量可変（幾構の模
式図を第５図に基づいて説明する。

第３図は圧縮機２７の縦断面図、第４図は第１図の■−
■断面図である。第３．４図において、１は圧縮機外形
を形成する円筒状のハウジングで、このハウジング１内
には円筒状のシリンダ２が配設され、このシリンダ２内
にはシリンダ２の中心より偏心してロータ３が配設され
ている。このシリンダ２とロータ３のフロント側端面に
はフロントプレート４が配設され、リヤ側端面にはりャ
プレート５が配設されており、フロントプレー１〜４と
シリンダ２、リヤプレート５とシリンダ２とは互いにボ
ルト６．７によって固定されている。ロータ３には、ロ
ータ中心を貫通ずるベーン溝８８が周方向に９０度離れ
て２箇所設けてあり、このベーン溝８８内にはこのベー
ン８がａｔ動自在に挿入されている。そして、このベー
ン８とシリンダ２の内壁と、フロントプレート４とリヤ
プレート５とによって作動室Ａが区画形成される。また
、ロータ３のフロント側端面にはフロントシャフト３ａ
が一体形成されており、リヤ側端面にはりャシャフト３
ｂがボルト９により固定されている。

そして、フロントシャフト３ａはフロントプレート４に
軸受１０を介して軸支され、リヤシャフト３ｂはりャプ
レート５に軸受１１を介して軸支されている。フロント
プレート４のさらにフロント側にはフロントハウジング
１２が配設され、一方、前記ロータ３、シリンダ２、リ
ヤプレート５を包む様にしてリヤハウジング１３が配設
されている。

フロントハウジン１２とフロントプレート４とリヤハウ
ジング１３とは、ボルト１４にて相互に固−１１一 定されている。

また、フロントプレート４とフロントハウジング１２と
によって吸入室Ｂが形成され、リヤハウジング１３と前
記シリンダ２とによって吐出ｉｃが形成され、リヤハウ
ジング１３とリヤブレー１・５によって油分離室りが形
成されている。油分離室りには、吐出冷媒中のオイルを
分離するオイルセパレータ１６が配設されている。さら
に、リヤハウジング１３には油分離室りへ吐出された冷
媒を冷凍サイクルの凝縮器２８に吐出すための吐出ボー
ト２６が設けられている。なお、前記ハウジング２には
作動室Ａの冷媒を吐出室Ｃに導くための吐出通路１７が
設けられており、前記フロン１〜プレート４には吸入室
Ｂからの冷媒を吸入する吸入通路２５が設けられている
。

フロントプレート４には、第４図、第５図に示すように
バイパス孔１８が設けられて容積減少する段階に入った
作動室Ａと吸入室Ｂを連通している。ぞしてこのバイパ
ス孔１８の開閉を行なうバイパス弁としてプランジャ２
０がフロントプレート４に設けである。このバイパス孔
１８によりシリンダ２内に吸入した冷媒を圧縮せずに低
圧側へ戻すことにより、容ＩＩＩＩＪ御を行なう。

容量制御の機構模式図を第５図に示す。圧縮機高圧側２
１ａから導できた高圧冷媒は、高圧側２１ａからプラン
ジャ背面室２１とへ向かうものと、電磁弁１５を通って
、低圧側２１ｂへ導かれるものとの２つに分かれる。こ
こで電磁弁１５をＯＮしたときのみ、高圧側２１ａは低
圧側２１ｂと連通ずるようになっている。電磁弁１５を
０Ｎ−ＯＦＦして、高圧側２１ａの高圧冷媒の低圧側へ
の流出量を制御することによりプランジャ背面室２１の
圧力を制御する。そしてその圧力とスプリング２４との
バランスをとってプランジャ２ｏを任意の位置に止め、
バイパス孔１８の面積を変えることにより圧縮機の吐出
容量を連続的に変更する。

このＷｌ！ｉ弁１５（７）ＯＮ−ＯＦＦを１ｌｌｌｌｌ
［Ｒ３３内のコンピュータにより制御する。

第２図において、上記のごとく構成された圧縮機２７は
蒸発器３１から送られる冷媒ガスを圧縮して凝縮器２８
へ送る。冷媒ガスは凝縮器２８で空気ｍにより冷却され
て高圧の液体となり、レシーバ２９にて不純物が取り除
かれ膨張弁３０へ送られる。膨張弁３０にて低圧の霧状
となった冷媒は手動により送風量が３段階に切替えられ
る送風機３２からの空気流により蒸発器３１にて空気流
から熱を奪って気化し、圧縮機２７へ送られる。

このようにして構成された冷凍サイクルにおいて、自動
車用バッテリーにより作動する制御装置３３が送ｆｆ１
ｆ！レベル検出装置３４及び圧力センサ３５からの信号
によりＮＩ！弁１５及びＮ！１クラッチ３６を制御して
いる。すなわち通常は制御装置３３が電磁弁１５をＯＮ
−ＯＦＦすることにより圧縮機２７の吐出容量を制御し
て蒸発器３１の出口の冷媒圧力が目標値となるように圧
力センサ３５を監視しているが、冷媒圧力が一定値以下
になると電磁クラッチ３６を切って圧縮機２７の運転を
停止する。そして送風ｍが変更された場合にはレベル検
出袋ば３４からの信号により制御装［３３が冷媒圧力の
目標値を変更し、その目標値となるように電磁弁１５を
介して圧縮機２７の吐出容量を制御する。制御Ｉ装置３
３にはマイクロコンビコータが組み込まれている。

第６図に制御ｇｉ置３３の制御内容の主要部のフローチ
ャートを示す。

ステップ１０１にて冷房負荷量及び目標車室内温度等か
ら冷媒圧力の目標値ｐｓｏ、送風最がＭｅの場合の基準
冷媒圧力Ｐｍ及び電磁クラッチ３６をＯＦＦとする冷媒
圧力の設定値Ｐｃが決められる。ステップ１０２では送
風量の変更があったかどうかを判定し送風量の変更が無
い場合は目標値Ｐｓｏは変更されずにステップ１０７へ
進み、変更があった場合及び圧縮機２７の運転開始時に
はステップ１０３でその送風量のレベルが判別される。

送風量がＨｉの場合はステップ１０４で冷媒圧力の目標
値ｐｓｏはＰＩｌｌより△Ｐまたけ低い値とされ、送１
！Ｉｆ！ｌがＬｏの場合はステップ１０６でＰｓｏはＰ
ｍより△Ｐ＋だけ高い値とされる。

また送ＩｌｌがＭｅの場合はステップ１０５でＰｓＯは
ｐｍとなる。これらの場合△Ｐ＋及び△Ｐ２の値は主と
して冷房負荷量によって決まり、一定値としてもよいが
、該冷房負荷ｍに比例した値とするのが望ましい。

ステップ１０７で現実の冷媒圧力Ｐが圧力センサ３５か
ら入力され、ステップ１０８にてクラッチ３６をＯＦＦ
とするクラッチ断続設定圧力Ｐｃと比較される。ｐｃ＞
ｐの場合、すなわち現実の冷媒圧力がＰｃより低くなっ
た場合は蒸発器３１のフロストを防止し、圧縮機２７の
無駄な駆動を防止する為、ステップ１１０でクラッチ３
６はＯＦＦとされ、クラッチ断続設定圧力ｐｃは微小値
△Ｘだけ増加し、圧縮機２７の吐出容量の制御は不必要
であるのでステップ１０１へ戻る。ステップ１０８でＰ
Ｃ≦Ｐの場合には圧縮機２７の駆動が必要である為ステ
ップ１０９でクラッチ３６はＯＮとなりＰＣは微小値Δ
Ｘだ番プ減少する。尚上記した△Ｘはヒステリシスルー
プの幅となる微小値である。

ステップ１１１からステップ１１３は圧縮機２７の吐出
客層制御に係る処理を示す。ステップ１１１にて冷媒圧
力の目標値Ｐｓｏはステップ１０７で検知された現実の
冷媒圧力と比較される。そしてｐｓｏ＞Ｐの場合には冷
房能力過剰と判断されてステップ１１３にて電磁弁１５
がＯＮとなりプランジャ背面室２１の圧力を下げて吐出
容量を低下させる。そしてｐｃは△Ｙだけ増加する。Ｐ
ＳＯ≦Ｐの場合には冷房能力不足と判断される。

そしてステップ１１２にてＮ１１弁１５はＯＦＦとなり
プランジャ背面室２１の圧力が上がって吐出容量が増大
する。またｐｓｏは△Ｙだけ減少してステップ１０１へ
戻る。この△Ｙは上記△×と同様にヒステリシスループ
の幅となる微小値である。

上記の制御方法により円滑な空調制御が行なわれる。

第７図に本発明の第２実施例の制御方法を適用した空調
装置の系統図を示す。第２図と第７図との比較から明ら
かなように第２実施例を適用した空調装置の構成は蒸発
器４１の吹き出し空気温度を検知する温度センサ４６を
設けたこと以外は第１実施例の制御方法を適用した空調
装置と同一の構成である。また圧縮機３７の容量可変手
段も第１実施例と同一の第３図、第４図及び第５図に示
すものを用いている。すなわち本実施例は温度センサ４
６により蒸発器４１の吹き出し空気＞Ｑ　Ｏを検知し、
その値と送風ｍにより冷媒圧ノ〕の目標値を設定して圧
縮機３７の吐出容量を制御するものである。

第８図に本発明の第２実施例に係る制１ｌＩＩ装置４３
の制御内容の主要部のフローチャートを示す。

ステップ２０１にて冷房負荷ｍ及び目標車室内温度等か
ら冷媒圧力の目標値Ｐｓｏ、送ｍｓがＭｅの場合の基準
冷媒圧力Ｐｍ、蒸発器の吹き出し空気温度の第１設定温
度ＴＩ、第２設定濡度Ｔ２、第３設定温度Ｔ３が設定さ
れる。ここで各温度はＴ、＞Ｔ２＞Ｔ３の関係があり、
Ｔ１及びＴ２は送１！１■とともに冷媒圧力の目標値を
設定するための吹き出し空気温度の目標値であり、Ｔ３
は電磁クラッチ４８をＯＦＦとザる吹き出し空気温度の
目標値である。ステップ２０２では現実の蒸発器４１の
吹き出し空気温度Ｔ、及び蒸発器４１の出口の冷媒圧力
Ｐが温度センサ４６及び圧力センサ４５により検知され
て制御装置４３のコンピュータに入力される。ステップ
２０３では送ｆｆ１ｆＦｔの変更があったかどうかを判
定し、送風量の変更が無い場合は目標値ｐｓｏはそのま
までステップ２１０へ進み、変更があった場合及び圧縮
機３７の運転開始時にはステップ２０４でその送ｙａｍ
のレベルが判別される。

送Ｊ！ｔｉｎが１−１　＋の場合はステップ２０５で第
２設定潟度Ｔ２と現実の吹ぎ出し温度Ｔとが比較される
。Ｔ２≦Ｔの場合には冷房能力不足と判断されてステッ
プ２０７にてＰＳＯはｐｍより△Ｐ２だ（プ低い値に設
定される。Ｔ？＞Ｔの場合には冷房能力過剰と判断され
てステップ２０８にてｐｓ。

はｐｍとされる。送風量がＬＯの場合はステップ２０６
にて第１設定温度Ｔ＋と現実の吹き出し温度Ｔとが比較
される。Ｔ１≧Ｔの場合には冷房能力が過剰と判断され
てステップ２０９にてｐｓ。

はＰｍＪ：すΔＰ１だけ高い鎖とされ、Ｔ＋＜Ｔの場合
には冷房能力不足と判断されてステップ２０８でｐ　Ｓ
　ＯはＰＩＩｌとされる。また送風量がＭｅの場合には
ステップ２０８でＰＳＯはｌ）ｍとされる。

これらの場合、△［〕１及び△Ｐ２の値は第１実施例と
同様に冷房負荷量により決まる値である。

次にステップ２１０では第３設定温度Ｔ３と現実の吹き
出し温度Ｔが比較され、Ｔ３＞Ｔの場合には蒸発器４１
のフロストを防止し、圧縮機３７の無駄な駆動を防止す
る為ステップ２１３にてクラッチ４８がＯＦＦとされて
ステップ２０１へ戻る。Ｔ３≦Ｔの場合には圧縮機３７
の駆動が必要であり、ステップ２１１でクラッチ４８は
ＯＮとされる。ステップ２１２では第１実施例のステッ
プ１１１からステップ１１３のフローと同様の処理が行
なわれ、ステップ２０２で入力された税実の冷媒圧力Ｐ
をヒスプリシスループを描く目標値ｐｓｏに近づ番プる
ように電磁弁４７を０Ｎ−ＯＦＦして圧縮機３７の吐出
容量を制御してステップ２０１に戻る。

上記の制御方法により本実施例に係る空調装置は円滑な
空調装置が行なわれる。

［発明の効果］ 本発明の制御方法により圧縮機の吐出容■を可変するた
めの冷媒圧力関連物理間の目標値が送風量どの関係も含
めて設定される。従ってたとえば、夏季に駐車した後の
車室内のクールダウン時等に送１ｉ１１１１＠−最大と
した場合には該物１！［！１１１の目標値は低下して冷
房能力を大きくし、従って目標室内温度に早く到達する
。また春、秋、或いは夏の夜等に冷房負荷量が少な（な
って送風量が最小となった場合等には該物理量の目標値
が増加して圧縮機の無駄な駆動を防止し省動力にも優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は送風ｍと時間による冷媒圧力及び吹き出し空気
温度の変化を模式的に表した線図である。 第２図、第３図、第４図、第５図及び第６図は本発明の
第１実施例に係る図であり、第２図はその空ｗＡ装置の
系統図、第３図は使用した圧縮機の縦断面図、第４図は
第３図の■−■断面図、第５図は容量制ｔｉＩ機構を模
式的に表した説明図、第６図は使用した制御装置の処理
内容を示すフローチャートである。 第７図、第８図は本発明の第２実施例に係る図であり、
第７図はその空調装置の系統図、第８図は使用した制御
装置の処理を示すフローチャートである。 ２７．３７・・・圧縮機　　３１．４１・・・蒸発器３
３．４３・・・制御装置　３２．４２・・・送風機１５
．４７・・・電磁弁 特許出願人　　　　　１日本電装株式会社代理人　　　
　　　弁理士　大川　窓 向　　　　　　　弁理士　原書　修 同　　　　　　　弁理士　丸山明夫 藪 騒

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）車室に向かう空気流を冷却する蒸発器と、該蒸発
   器に該空気流を送る送風機と、該蒸発器に冷媒を圧送す
   る圧縮機と、該圧縮機に具備された容量可変手段とを備
   え、 該蒸発器の冷媒圧力関連物理量を検出し、該物理量を予
   め定められた目標値に近づけるべく該容量可変手段を駆
   動して該圧縮機の吐出容量を制御する方法において、 上記送風機から送られる空気流の流量関連物理量を検知
   し、少なくとも該流量関連物理量に基づいて上記冷媒圧
   力関連物理量の目標値が決められることを特徴とする圧
   縮機制御方法。
2. （２）冷媒圧力関連物理量の目標値は送風機からの空気
   流の流量関連物理量及び該空気流の温度によって決めら
   れる特許請求の範囲第１項記載の圧縮機制御方法。
3. （３）空気流の流量関連物理量が大きい場合に冷媒圧力
   関連物理量の目標値を低くし、空気流の流量関連物理量
   が小さい場合に冷媒圧力関連物理間の目標値を高くする
   特許請求の範囲第１項記載の圧縮機制御方法。
4. （４）冷媒圧力の関連物理量は蒸発器の冷媒圧力である
   特許請求の範囲第１項記載の圧縮機制御方法。