WO2007119641A1

WO2007119641A1 - 空調装置

Info

Publication number: WO2007119641A1
Application number: PCT/JP2007/057374
Authority: WO
Inventors: Yukihiko Taguchi
Original assignee: Sanden Corporation
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2007-10-25
Also published as: EP2003407A9; KR20080104354A; US20090173094A1; KR101012529B1; CN101416003A; EP2003407A4; CN101416003B; EP2003407A2; JP2007278593A; US8117858B2; JP4799252B2

Abstract

【課題】　冷房運転と冷凍サイクル中の高温高圧ガスを用いた暖房運転との切替運転が可能な空調装置であって、可変容量圧縮機の吐出容量を可変制御して車室冷房温度を所定値に制御する冷房運転と、可変容量圧縮機の吐出容量を可変制御して車室暖房温度を所定値に制御する暖房運転とが可能な空調装置を提供する。【解決手段】　冷凍サイクルの低圧側圧力を感知して弁体を付勢する感圧機構３００Ａと入力電流に応じて前記弁体を付勢するソレノイド３００Ｂとを有する制御弁の開度調整により制御室内の圧力を変化させて吐出容量を可変制御する可変容量圧縮機と、ソレノイド３００Ｂの通電状態を制御して制御弁の開度調整を行なう制御装置４００とを備え、冷房運転と冷凍サイクル中の高温高圧ガスを用いた暖房運転との切替運転が可能な空調装置であって、制御装置４００は、冷房運転時には感圧機構３００Ａが感知した冷凍サイクルの低圧側圧力とソレノイド３００Ｂの通電量とに応答して制御弁が作動し、暖房運転時には感圧機構３００Ａが感知した冷媒圧力には応答せずソレノイド３００Ｂの通電量にのみ応答して制御弁が作動するように、ソレノイド３００Ｂの通電状態を制御する。

Description

明細書

空調装置

技術分野

[0001] 本発明は、冷凍サイクルの高温高圧ガスを用いた暖房運転が可能な空調装置に関するものである。

背景技術

[0002] 特許文献 1に、冷凍サイクル中の高温高圧ガスを蒸発器に導き、空調ダクト内を流れる空気を蒸発器を介して加熱することにより、温水ヒータの暖房能力を補助する補助暖房運転が可能な車輛空調装置が開示されて、る。前記車輛空調装置の圧縮機は高圧冷媒圧力センサーの検出信号に基づ、て、 ONZOFF制御される。

特許文献 1：特開平 5 - 223357号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 冷凍サイクルの低圧側圧力を感知して弁体を付勢する感圧機構と入力電流に応じて前記弁体を付勢するソレノイドとを有する制御弁の開度調整により制御室内の圧力を変化させて吐出容量を可変制御する可変容量圧縮機を備える空調装置の車両への搭載が近年進んでいる。当該空調装置においては、冷凍サイクルの低圧側圧力を可変容量圧縮機の感圧機構で感知し、当該圧力を所定値に自律制御するように可変容量圧縮機の吐出容量を可変制御し、ひヽては車室冷房温度を所定値に自律制御している。冷凍サイクルの高圧高温ガスを利用すれば、可変容量圧縮機を備えた空調装置の暖房運転も可能である。しかし、従来の車載空調装置が備える可変容量圧縮機は、吐出容量を可変制御して冷凍サイクルの低圧側圧力を所定値に自律制御するように構成されて、るので、吐出容量を可変制御して冷凍サイクルの高圧側圧力を所定値に自律制御し、車室暖房温度を所定値に自律制御する暖房運転は不可能である。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、冷凍サイクルの低圧側圧カを感知して弁体を付勢する感圧機構と入力電流に応じて前記弁体を付勢するソレノイドとを有する制御弁の開度調整により制御室内の圧力を変化させて吐出容量を可変制御する可変容量圧縮機と、ソレノイドの通電状態を制御して制御弁の開度調整を行なう制御装置とを備え、冷房運転と冷凍サイクル中の高温高圧ガスを用いた暖房運転との切替運転が可能な空調装置であって、可変容量圧縮機の吐出容量を可変制御して車室冷房温度を所定値に制御する冷房運転と、可変容量圧縮機の吐出容量を可変制御して車室暖房温度を所定値に制御する暖房運転とが可能な空調装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0004] 上記課題を解決するために、本発明におヽては、冷凍サイクルの低圧側圧力を感知して弁体を付勢する感圧機構と入力電流に応じて前記弁体を付勢するソレノイドとを有する制御弁の開度調整により制御室内の圧力を変化させて吐出容量を可変制御する可変容量圧縮機と、ソレノイドの通電状態を制御して制御弁の開度調整を行なう制御装置とを備え、冷房運転と冷凍サイクル中の高温高圧ガスを用いた暖房運転との切替運転が可能な空調装置であって、制御装置は、冷房運転時には感圧機構が感知した冷凍サイクルの低圧側圧力とソレノイドの通電量とに応答して制御弁が作動し、暖房運転時には感圧機構が感知した冷媒圧力には応答せずソレノイドの通電量にのみ応答して制御弁が作動するように、ソレノイドの通電状態を制御することを特徴とする空調装置を提供する。

本発明に係る空調装置においては、冷房運転時には、感圧機構が感知した冷凍サイタルの低圧側圧力とソレノイドの通電量とに応答して制御弁を作動させつつ可変容量圧縮機の吐出容量を可変制御することにより、冷凍サイクルの低圧側圧力を所定値に自律制御し、ひいては冷房温度を所定値に制御することができる。他方暖房運転時には、感圧機構が感知した冷凍サイクルの低圧側圧力には応答せずソレノイドの通電量のみに応答して制御弁を作動させることにより、冷凍サイクルの高圧側圧力を所定値に制御し、ひ、ては暖房温度を所定値に制御することができる。

[0005] 本発明の好ましい態様においては、ソレノイドにダイオードが並列接続されてフライホィール回路が形成され、制御装置は、スイッチング素子を所定周波数で開閉させてその ONZOFF比率であるデューティー比を調整することによりソレノイドの通電量を調整し、冷房運転時にはフライホイール回路による電流の平滑作用が得られる第 1 周波数でスイッチング素子を駆動し、暖房運転時には第 1周波数よりも低くフライホイール回路による電流の平滑作用が得られない第 2周波数でスイッチング素子を駆動する。

冷房運転時には、フライホイール回路による電流の平滑作用が得られる第 1周波数でスイッチング素子を駆動しつつデューティー比を調整することにより、ソレノイドの通電量を調整して制御弁の開度を可変制御し、冷凍サイクルの低圧側圧力を所定値に自律制御し、ひいては冷房温度を所定値に制御することができる。一方、暖房運転時には、第 1周波数よりも低くフライホイール回路による電流の平滑作用が得られない第 2周波数でスイッチング素子を駆動しつつデューティー比を調整することにより、ソレノイドの通電量を調整して制御弁の全開時間と全閉時間との比率を可変制御し、冷凍サイクルの高圧側圧力を所定値に制御し、ひいては暖房温度を所定値に制御することができる。

[0006] 本発明の好ましい態様においては、制御装置は、冷凍サイクル中の高圧側冷媒圧力又は高圧側冷媒温度を検出する検出手段を有し、暖房運転時には検出手段の検出値が所定領域に入るように、スイッチング素子を第 2周波数で且つデューティー比を変化させて駆動する。

暖房運転時に冷凍サイクル中の高圧側冷媒圧力又は高圧側冷媒温度を所定領域内に制御することにより快適な暖房が得られる。

[0007] 本発明の好ましい態様においては、制御装置は、暖房運転時に検出手段の検出値が設定領域カゝら高圧側又は高温側に逸脱した上限値に達すると、圧縮機の吐出容量が最小となるようにスイッチング素子のデューティー比を制御し、又は圧縮機の作動を停止させる。

暖房運転時に、冷凍サイクル中の高圧側冷媒圧力又は高圧側冷媒温度が、設定領域から高圧側又は高温側に逸脱した上限値に達すると、圧縮機の吐出容量が最小となるようにスイッチング素子のデューティー比を制御し、又は圧縮機の作動を停止させることにより、空調装置の安全性を確保することができる。

[0008] 本発明の好ましい態様においては、制御装置は、暖房運転時に所定値以上のデュ一ティー比が所定時間連続的に継続すると、デューティー比を前記所定値未満に変更する。

本発明の好ましい態様においては、制御装置は、暖房運転時に所定値以上のデュ一ティー比が所定時間連続的に継続すると、圧縮機の吐出容量が最小となるようにデューティー比を制御し、又は圧縮機の作動を停止させる。

所定値以上のデューティー比が所定時間連続的に継続した時に、デューティー比を前記所定値未満に変更し、或いは圧縮機の吐出容量が最小となるようにデューティ一比を制御し、又は圧縮機の作動を停止させることにより、ソレノイドの温度上昇を適正範囲に抑制することができる。

[0009] 本発明の好ましい態様においては、冷凍サイクル中の高圧側冷媒圧力又は高圧側冷媒温度を検出する検出手段は、冷房運転と暖房運転とを切替制御する冷媒回路切替弁よりも上流に配設されてヽる。

上記構成によれば、冷房運転時、暖房運転時の何れの場合にも高圧側冷媒圧力または高圧側冷媒温度を検出する検出手段を使用できるので、空調装置の構成が簡素化される。

[0010] 本発明の好ましい態様においては、可変容量圧縮機の吐出経路に逆止弁が配設され、高圧側冷媒圧力を検出する検出手段は、逆止弁よりも上流の圧力を検出する。可変容量圧縮機の吐出経路に逆止弁を配設することにより、空調停止時に作動を停止した可変容量圧縮機に高圧側冷媒が逆流し、圧縮機内に液冷媒となって貯留される事態の発生が防止される。高圧側冷媒圧力を検出する検出手段は、逆止弁よりも上流の圧力を検出するので、逆止弁に異常が発生して開力ない場合に、上流側の異常高圧をいち早く検出して、空調装置の安全性を損なう事態の発生を回避することがでさる。

発明の効果

[0011] 本発明に係る空調装置においては、冷房運転時には、感圧機構が感知した冷凍サイタルの低圧側圧力とソレノイドの通電量とに応答して制御弁を作動させつつ可変容量圧縮機の吐出容量を可変制御することにより、冷凍サイクルの低圧側圧力を所定値に自律制御し、ひいては冷房温度を所定値に制御することができる。他方暖房運転時には、感圧機構が感知した冷凍サイクルの低圧側圧力には応答せずソレノイドの通電量のみに応答して制御弁を作動させることにより、冷凍サイクルの高圧側圧力を所定値に制御し、ひ、ては暖房温度を所定値に制御することができる。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 本発明の実施例に係る空調装置を説明する。

実施例 1

[0013] 図 1に示すように、車両空調装置 1は、第 1冷媒循環回路 (以下冷凍回路と呼ぶ） 10 と、第 2冷媒循環回路 (以下ホットガスノィパス回路と呼ぶ） 11と、冷凍回路 10とホットガスバイパス回路 11とを切り替える第 1電磁弁 12、第 2電磁弁 13とを備えている。冷凍回路 10は、可変容量圧縮機 100の吐出口から吐出した高温高圧のガス冷媒を、第 1電磁弁 12、コンデンサ 14、レシーバ 15、逆止弁 16、膨張弁 17、エバポレータ 1 8、アキュームレータ 19を記述の順に経由して可変容量圧縮機 100へ還流させる冷媒循環回路である。ホットガスバイパス回路 11は、可変容量圧縮機 100の吐出口から吐出した高温高圧のガス冷媒を、第 2電磁弁 13、固定絞り 20、エバポレータ 18、アキュームレータ 19を記述の順に経由して可変容量圧縮機 100へ還流させる冷媒循環回路である。

第 1電磁弁 12が開弁し第 2電磁弁 13が閉弁すると、冷凍回路 10を冷媒が循環し、第 1電磁弁 12が閉弁し第 2電磁弁 13が開弁すると、ホットガスバイパス回路 11を冷媒が循環する。

エバポレータ 18は、冷凍回路 10を冷媒が循環する際には、膨張弁 17から流入する低温の気液二相冷媒を蒸発させて通過する空気を冷却する冷却用熱交換器として機能し、ホットガスバイパス回路 11を冷媒が循環する際には、固定絞り 20から流入する高温のガス冷媒により通過する空気を加熱する加熱用熱交換器 (補助暖房装置）として機能する。

[0014] 図 2に示すように、可変容量圧縮機 100は、複数のシリンダボア 101aを備えたシリンダブロック 101と、シリンダブロック 101の一端に設けられたフロントハウジング 102と、バルブプレート 103を介してシリンダブロック 101の他端に設けられたリアハウジング 104とを備えている。シリンダブロック 101とフロントハウジング 102とによって画成されるクランク室 105内を横断して、駆動軸 106が配設されている。駆動軸 106は斜板 107に挿通されている。斜板 107は、駆動軸 106に固定されたロータ 108と連結部 109を介して結合し、駆動軸 106により傾角可変に支持されている。ロータ 108と斜板 107との間に、斜板 107を傾角減少方向へ付勢するコイルパネ 110が配設されている。斜板 107を挟んでコイルパネ 110の反対側に、最小傾角状態にある斜板 107を傾角増加方向へ付勢するコイルパネ i l lが配設されて、る。

[0015] 駆動軸 106の一端はフロントハウジング 102のボス部 102aを貫通してハウジング外まで延在しており、電磁クラッチを介することなぐ図示しない動力伝達装置を介して図示しない車両エンジンに直結している。駆動軸 106とボス部 102aとの間に軸封装置 112が配設されている。

駆動軸 106は、ベアリング 113、 114、 115、 116によりラジアル方向及びスラスト方向に支持されている。

[0016] シリンダボア 101a内に、ピストン 117が配設され、ピストン 117の一端部の窪み 117a 内に収容された一対のシユー 118が斜板 107の外周部を相対摺動可能に挟持している。駆動軸 106の回転は、斜板 107とシユー 118とを介してピストン 117の往復動に変換される。

[0017] リアハウジング 104には、吸入室 119と吐出室 120とが形成されている。吸入室 119 は、バルブプレート 103に形成された連通孔 103aと図示しない吸入弁とを介してシリンダボア 101aに連通し、吐出室 120は図示しない吐出弁とバルブプレート 103に形成された連通孔 103bとを介してシリンダボア 101aに連通している。吸入室 119は吸入ポート 104aと配管とを介して空調装置 1のアキュームレータ 19に接続している。

[0018] シリンダブロック 101の外側にマフラ 121が配設されている。マフラ 121は、シリンダブロック 101とは別体の有底筒状の蓋部材 122を、シリンダブロック 101の外面に立設した筒状壁 101bにシール部材を介して接合することにより、形成されている。蓋部材 122に、吐出ポート 122aが形成されている。吐出ポート 122aは配管を介して空調装置 1の電磁弁 12、 13に接続している。

マフラ 121を吐出室 120に連通させる連通路 123が、シリンダブロック 101とバルブプレート 103とリアハウジング 104とに亙って形成されている。マフラ 121と連通路 12 3とは、吐出室 120と吐出ポート 122aとの間で延在する吐出経路を形成している。吐出室 120内の冷媒圧力を検出する圧力センサー 124が、リアハウジング 104に取り付けられている。

マフラ 121の連通路 123に接続する上流側開口を開閉する逆止弁 200がマフラ 121 内に配設されている。逆止弁 200は、弁体の前後差圧が所定値よりも小さい時に前記上流側開口を閉じて吐出室 120と吐出ポート 122aとの間で延在する吐出経路を遮断し、弁体の前後差圧が所定値よりも大きい時に前記上流側開口を開いて前記吐出経路を開放する。

[0019] フロントハウジング 102、シリンダブロック 101、バルブプレート 103、リアハウジング 1 04は図示しな、ガスケットを介して隣接し、複数の通しボルトを用いて一体に組付けられている。

[0020] リアハウジング 104に容量制御弁 300が取り付けられている。容量制御弁 300は、吐出室 120とクランク室 105との間の連通路 125の開度を調整し、クランク室 105への吐出冷媒ガスの導入量を制御する。クランク室 105内の冷媒ガスは、ベアリング 115 、 116と駆動軸 106との間の隙間と、シリンダブロック 101に形成された空間 126と、バルブプレート 103に形成されたオリフィス孔 103cとを介して吸入室 119へ流入する容量制御弁 300により、クランク室 105の内圧を可変制御して、可変容量圧縮機 100 の吐出容量を可変制御することができる。容量制御弁 300は、外部信号に基づいて内蔵するソレノイドへの通電量を調整し、吸入室 119の内圧が所定値になるように、可変容量圧縮機 100の吐出容量を可変制御し、また内蔵するソレノイドへの通電を OFFすることにより連通路 125を強制開放して、可変容量圧縮機 100の吐出容量を最小に制御する。

[0021] 図 3に示すように、吐出容量制御弁 300は、ノレブハウジング 301に形成された感圧室 302内に配設され、連通孔 301aと連通路 127とを介して吸入室 119内の圧力（以下吸入圧力と呼ぶ)を受圧し、内部を真空にしてばねを配設した感圧手段として機能するベローズ 303と、一端部がバルブハウジング 301に形成された弁室 312内に配設され、クランク室 105内の圧力（以下クランク室圧力と呼ぶ）を受圧すると共に吐出室 120とクランク室 105との間の連通路 125に配設された弁孔 305aを開閉し、他端部がバルブノ、ウジング 301の支持孔 301bに摺動可能に支持され、他端がベローズ 303に連結する弁体 304と、弁孔 305aと弁座 305bとが形成され、バルブハウジング 301の収容孔 301cに圧入固定された弁座形成体 305と、弁体 304に一体形成され、一端に可動鉄心 306を圧入固定したソレノイドロッド 304aと、ソレノイドロッド 304a を内挿し、所定隙間を隔てて可動鉄心 306に対向配置された固定鉄心 307と、固定鉄心 307と可動鉄心 306の間に配設され、可動鉄心 306を開弁方向に付勢するバネ 308と、固定鉄心 307と可動鉄心 306とを内挿してソレノイドケース 309に固定された筒状部材 310と、筒状部材 310を取り囲み、ソレノイドケース 309に収容された電磁コイル 311とから構成されて、る。

感圧室 302とべローズ 303とは、吸入圧力を感知して弁体 304を付勢する感圧機構 300Aを構成し、ソレノイドロッド 304a、可動鉄心 306、固定鉄心 307、筒状部材 310 、電磁コイル 311及びソレノイドケース 309は、入力電流に応じて弁体 304を付勢するソレノイド 300Bを構成している。ノネ 308は、ソレノイド 300Bが消磁された時に弁体 304を強制開放する。

[0022] バルブハウジング 301に弁孔 305aと直交方向に形成された連通孔 301dは収容孔 3 01cと交差すると共に連通路 125を介して吐出室 120に連通している。従って、弁孔 305aと連通孔 301dとは収容孔 301cを介して連通している。ベローズ 303に連結する弁体 304の他端は収容孔 301cから遮断され、ひいては吐出室 120から遮断されている。弁室 312は連通孔 301eと連通路 125とを介してクランク室 105に連通している。連通孔 301d、収容孔 301c、弁孔 305a、弁室 312、連通孔 301eは、吐出室 12 0とクランク室 105との間の連通路 125の一部を形成している。

[0023] 車両空調装置 1は制御装置 400を備えている。

図 4に示すように、制御装置 400は、車両搭載バッテリー 500に接続されている。車両エンジンのイダ-ッシヨンスィッチが ONされると、車両搭載バッテリー 500から制御装置 400に直流電力が供給される。

制御装置 400には、冷凍回路 10を使用する冷房モードとホットガスバイパス回路 11 を使用する補助暖房モードとの間で空調モードを切り替えるモード切替スィッチ 401 、車室内の温度を所望の温度に設定する温度設定スィッチ 402、可変容量圧縮機 1 00の作動または停止を指令するエアコンスィッチ 403、エバポレータ 18のファンの送風量を切り替える風量切替スィッチ 404等から、指令信号が入力される。また制御装置 400には、車室温度を検出する車室温度センサー 405、外気の温度を検出する外気温度センサー 406、車室に入射する日射量を検出する日射センサー 407、エバポレータ 18を通過した直後の空気温度を検出するエバ温度センサー 408、温水ヒータに流入するエンジン冷却水温度を検出する冷却水温度センサー 409、可変容量圧縮機 100の吐出室 120内の圧力（以下吐出圧力と呼ぶ）を検出する圧力センサー 1 24から、検出信号が入力される。

制御装置 400から、図示しないエアミックスドア、吹出口切替ドア、内外気切替ドアや、コンデンサ ₁₄の送風機モータ、エバポレータ₁₈の送風機モータ、第 1電磁弁 12、第 2電磁弁 13、制御弁 300の電磁コイル 311に制御電力が供給される。

電磁コイル 311への電力供給ラインは、ダイオード 410が電磁コイル 311と並列に配設されることにより、フライホイール回路 411を形成している。電磁コイル 311への電力供給ラインの終端はアースされて、る。フライホイール回路 411を流れる電流値を検出する電流センサー 412が配設されている。電流センサー 412の検出信号は、制御装置 400に入力される。

電磁コイル 311への電力供給は、図示しな、スイッチング素子を介して行なわれる。前記スイッチング素子を所定周波数で ONZOFFさせつつ、 ONZOFFの比率であるデューティー比を変える、所謂パルス幅変調方式 (PWM制御）により、電磁コイル 311に供給する電流値を制御する。

車両空調装置 1の作動を説明する。

車両エンジンのィグニッシヨンスィッチが ONされ、車両エンジンが始動すると、車両エンジンに直結された可変容量圧縮機 100に駆動力が伝達され、制御装置 400に車載搭載バッテリー 500から直流電力が供給される。

モード切替スィッチ 401で冷房運転モードが選択されると、制御装置 400は第 1電磁弁 12を開き、第 2電磁弁 13を閉じて、冷凍回路 10を作動可能状態にする。制御装置 400は、各スィッチからの指令信号、各センサー力の検出信号に基づいて、圧縮機 100を作動させる条件が成立したと判断すると、スイッチング素子を 400H zで ONZOFFする。 400Hz近傍の周波数領域では、スイッチング素子が ONになつても、電磁コイル 311のインダクタンスにより電磁コイル 311を流れる電流値はすぐには上昇せず、電流値が最大になる前にスイッチング素子は OFFになる。他方、スイツチング素子が OFFになっても、ダイオード 410により電磁コイル 311に電流が還流され、電流値がゼロになる前にスイッチング素子が ONされる。この結果、図 5に示すような平滑ィ匕された直流電流がフライホイール回路 411を循環して流れる。デューティ一比を可変制御することにより、フライホイール回路 411を循環して流れ、ひいては電磁コイル 311を流れる平滑ィ匕された直流電流の電流値を可変制御することができる。従って 400Hz近傍の周波数領域では、可変容量圧縮機 100制御弁 300は、感圧機構 300Aに作用する吸入圧力と、ソレノイド 300Bに流れる電流とに応答して動作する開閉弁として機能する。この時、制御弁 300は、図 6の式（1)に示す吸入圧制御特性を有する。従って、図 7に示すように、通電量を変化させ、吐出容量を変化させて、吸入圧力を可変制御することができる。式（1)において、 Svは Srより僅かに大きいだけなので、制御弁 300は、吐出圧力 Pdに殆ど影響を受けない吸入圧制御特性を有する。

制御装置 400は、各スィッチからの指令信号、各センサー力の検出信号を受けて、エバポレータ 18の出口側の空気温度を所定値に制御すベぐ目標空気温度を設定する。制御装置 400は、エバ温度センサー 408の検出値と目標空気温度とを比較し、両者の差分に基づいて目標制御電流値を設定する。制御装置 400は、電流センサー 412からの検出信号と目標制御電流値とを比較し、両者の差分に基づいてスィツチング素子のデューティー比を調整して電磁コイル 311を流れる電流値を調整し、当該電流値が目標制御電流値になるように、ひいては吸入圧力が目標吸入圧力になるように、最終的にはエバ温度センサー 408の検出値が目標空気温度になるように、可変容量圧縮機 100の吐出容量をフィードバック制御する。

モード切替スィッチ 401で補助暖房運転モードが選択されると、制御装置 400は第 1 電磁弁 12を閉じ、第 2電磁弁 13を開いて、ホットガスバイパス回路 11を作動可能状態にする。

制御装置 400は、各スィッチからの指令信号、各センサー力の検出信号に基づいて、圧縮機 100を作動させる条件が成立したと判断すると、スイッチング素子を 10Hz で ONZOFFする。 10Hz近傍の周波数領域では、スイッチング素子が ONになると、電流値は、車両搭載バッテリー 500の電圧と電磁コイル 311の抵抗値とで決定される最大電流まで上昇する。この時ソレノイド 300Bの電磁力は最大になり、制御弁 30 0の弁体 304はべローズ 303に作用する吸入圧力の如何に関わらず全閉となる方向へ移動する。その後スイッチング素子が OFFになると、電流値はゼロまで低下する。この結果ソレノイド 300Bは消磁され、ベローズ 303に作用する吸入圧力に関わらず、パネ 308により弁体 304は全開となる方向へ移動する。従って、 10Hz近傍の周波数領域では、制御弁 300は ONZOFFの 2位置制御の開閉弁として機能し、 ON/ OFFのデューティー制御弁となる。

制御弁 300が ONZOFFのデューティー制御弁として機能すると、デューティー比に応じて全開時間と全閉時間との比が変化する。デューティー比 0%では制御弁 300 が常時全開して可変容量圧縮機 100の吐出容量は最小となり、デューティー比 100 %では制御弁 300が常時全閉して可変容量圧縮機 100の吐出容量は最大になる。従って、デューティー比を 0%と 100%の間で可変制御することにより、可変容量圧縮機 100の吐出容量を最小と最大の間で可変制御することができる。

制御装置 400は、各スィッチからの指令信号、各センサー力の検出信号を受けて、可変容量圧縮機 100の吐出圧力を所定値に制御すベぐ目標吐出圧力を設定する。制御装置 400は、圧力センサー 124の検出値と目標吐出圧力とを比較し、両者の差分に基づきスイッチング素子のデューティー比を調整して制御弁 300の全開時間と全閉時間との比を調整し、圧力センサー 124の検出値が目標圧力になるように、可変容量圧縮機 100の吐出容量をフィードバック制御する。この結果、可変容量圧縮機 100の吐出圧力が所定値に制御され、エバポレータ 18の出口側の空気温度が所定値に制御される。

図 8を参照しつつ、補助暖房モードでの空調装置 1の制御フローを説明する。ソレノイド駆動周波数 = 10Hz、デューティー比初期値 =DT0として、制御弁 300を駆動する。圧力センサー 124の検出値 Pd力 PdK Pdく Pd2であれば、デューティー比を変更せず現状の吐出容量を維持し、 Pdl >Pdであれば、デューティー比を所定値 △Pd増加させて制御弁 300を駆動し、吐出容量を増カロさせて吐出圧力を上昇させ、 Pd>Pd2であれば、デューティー比を所定値 APd減少させて制御弁 300を駆動し、吐出容量を減少させて吐出圧力を低下させる。この結果、吐出圧力 Pdが、 PdK Pd く Pd2の領域内に維持され、エバポレータ 18の出口側の空気温度が所定領域内に維持され、快適な車室暖房が維持される。

[0027] 圧力センサー 124は、第 1電磁弁 12、第 2電磁弁 13よりも上流に配設されているので、冷房運転時、暖房運転時の何れの場合にも使用可能である。この結果、空調装置 1の構成が簡素化される。

圧力センサー 124は、逆止弁 200よりも上流に配設されているので、逆止弁 200に異常が発生して開力ない場合に、上流側の異常高圧をいち早く検出して、空調装置の安全性を損なう事態の発生を回避することができる。

実施例 2

[0028] Pdが領域 PdK Pdく Pd2を高圧側に逸脱した Pd3 (Pd3》Pd2)に達すると、デュ一ティー比を 0%にしてソレノイド 300Bを消磁し、可変容量圧縮機 100の吐出容量を最小にする保護装置を配設しても良い。空調装置 1の安全性が確保される。

電磁コイル 311の抵抗値は吸入圧力制御範囲を広くとるために、常温で 10 Ω以下に設定されている。従って、補助暖房モードで使用すると、長時間に亙って連続通電状態が維持される可能性があり、ソレノイド 300Bの温度が上昇してソレノイド 300Bの劣化が早まるおそれがある。ソレノイド 300Bの劣化を抑制するために、補助暖房モードにお、て所定のデューティー比が所定時間継続した場合には、高圧制御に優先してデューティー比を前記所定値未満にし、或いは可変容量圧縮機 100の吐出容量を最小値にすべくデューティー比を 0%に制御しても良い。

[0029] 電磁クラッチを介して可変容量圧縮機 100を車両エンジンに接続する場合には、補助暖房モードにぉ、て Pdが領域 Pdl < Pdく Pd2を高圧側に逸脱した Pd3 (Pd3》 Pd2)に達した場合に、電磁クラッチを OFFにし可変容量圧縮機 100を停止させて、空調装置 1の安全性を確保しても良ぐ或いは、補助暖房モードにおいて所定のデュ一ティー比が所定時間継続した場合に、電磁クラッチを OFFにし可変容量圧縮機 1 00を停止させて、ソレノイド 300Bの劣化を抑制しても良い。

圧力センサー 124に代えて吐出室 120内の冷媒温度を検出する温度センサーを配設し、補助暖房モードにおいて、吐出冷媒の温度 Tdが Tdl <Td<Td2になるように、制御弁 300をデューティー制御しても良い。この場合、 Tdが領域 Tdl <Td<Td2 を高圧側に逸脱した Td3 (Td3》Td2)に達すると、デューティー比を 0%にしてソレノイド 300Bを消磁し、可変容量圧縮機 100の吐出容量を最小にする保護装置を配設して、空調装置 1の安全性を確保しても良い。また、電磁クラッチを介して可変容量圧縮機 100を車両エンジンに接続する場合には、補助暖房モードにおいて Tdが領域 TdKTdく Td2を高圧側に逸脱した Td3 (Td3》Td2)に達した場合に、電磁クラッチを OFFにし可変容量圧縮機 100を停止させて、空調装置 1の安全性を確保しても良い。

産業上の利用可能性

[0030] 本発明は、以下の空調装置にも利用可能である。

1.低圧側と高圧側の 2地点間の差圧に応じて動作する感圧機構を有する制御弁を備えた可変容量圧縮機が組み込まれた空調装置。

2.モータで駆動される可変容量圧縮機が組み込まれた空調装置。

3.スクロール式、ベーン式、揺動板式の可変容量圧縮機が組み込まれた空調装置

4.冷媒として現状の Rl 34aではなぐ C02や R152aを使用する空調装置。

5.ヒートポンプ式の暖房モードを有する空調装置。

6.車両空調装置以外の空調装置。

7.圧力センサー 124に変えて高圧側の冷媒温度またはエバポレータ 18の表面温度を検出する温度センサーが配設された空調装置。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1]本発明の実施例に係る空調装置の構成図である。

[図 2]本発明の実施例に係る空調装置が備える可変容量圧縮機の断面図である。

[図 3]本発明の実施例に係る空調装置が備える可変容量圧縮機の吐出容量制御弁の構造図である。（a)は全体断面図であり、（b)は閉弁時の部分拡大断面図であり、 (c)は弁体を除いた部分拡大断面図である。

圆 4]本発明の実施例に係る空調装置が備える制御装置のブロック図である。

[図 5]図 3の制御弁の電磁コイルを流れる、パルス幅変調方式により制御された電流値を示す図である。

[図 6]図 3の吐出容量制御弁の制御特性式を示す図である。

[図 7]図 3の吐出容量制御弁の制御特性を示す線図である。

圆 8]本発明の実施例に係る空調装置の制御フローを示す図である。

符号の説明

1 空調装置

12 第 1電磁弁

13 第 2電磁弁

14 コンデンサ

18 エノくポレータ

100 可変容量圧縮機

124 圧力センサー

200 逆止弁

300 吐出容量制御弁

311 電磁コイル

400 制御装置

411 フライホイール回路

500 車両搭載バッテリー

Claims

請求の範囲

[1] 冷凍サイクルの低圧側圧力を感知して弁体を付勢する感圧機構と入力電流に応じて前記弁体を付勢するソレノイドとを有する制御弁の開度調整により制御室内の圧力を変化させて吐出容量を可変制御する可変容量圧縮機と、ソレノイドの通電状態を制御して制御弁の開度調整を行なう制御装置とを備え、冷房運転と冷凍サイクル中の高温高圧ガスを用いた暖房運転との切替運転が可能な空調装置であって、制御装置は、冷房運転時には感圧機構が感知した冷凍サイクルの低圧側圧力とソレノイドの通電量とに応答して制御弁が作動し、暖房運転時には感圧機構が感知した冷媒圧力には応答せずソレノイドの通電量にのみ応答して制御弁が作動するように、ソレノイドの通電状態を制御することを特徴とする空調装置。

[2] ソレノイドにダイオードが並列接続されてフライホイール回路が形成され、制御装置は、スイッチング素子を所定周波数で開閉させてその ONZOFF比率であるデューティー比を調整することによりソレノイドの通電量を調整し、冷房運転時にはフライホィール回路による電流の平滑作用が得られる第 1周波数でスイッチング素子を駆動し、暖房運転時には第 1周波数よりも低くフライホイール回路による電流の平滑作用が得られな、第 2周波数でスイッチング素子を駆動することを特徴とする請求項 1に記載の空調装置。

[3] 制御装置は、冷凍サイクル中の高圧側冷媒圧力又は高圧側冷媒温度を検出する検出手段を有し、暖房運転時には検出手段の検出値が設定領域に入るように、スイツチング素子を第 2周波数で且つデューティー比を変化させて駆動することを特徴とする請求項 2に記載の空調装置。

[4] 制御装置は、暖房運転時に検出手段の検出値が設定領域から高圧側又は高温側に逸脱した上限値に達すると、圧縮機の吐出容量が最小となるようにスイッチング素子のデューティー比を制御し、又は圧縮機の作動を停止させることを特徴とする請求項 3に記載の空調装置。

[5] 制御装置は、暖房運転時に所定値以上のデューティー比が所定時間連続的に継続すると、デューティー比を前記所定値未満に変更することを特徴とする請求項 2乃至 4の何れか 1項に記載の空調装置。

[6] 制御装置は、暖房運転時に所定値以上のデューティー比が所定時間連続的に継続すると、圧縮機の吐出容量が最小となるようにデューティー比を制御し、又は圧縮機の作動を停止させることを特徴とする請求項 2乃至 4の何れか 1項に記載の空調装置

[7] 冷凍サイクル中の高圧側冷媒圧力又は高圧側冷媒温度を検出する検出手段は、冷房運転と暖房運転とを切替制御する冷媒回路切替弁よりも上流に配設されていることを特徴とする請求項 3乃至 6の何れか 1項に記載の空調装置。

[8] 可変容量圧縮機の吐出経路に逆止弁が配設され、高圧側冷媒圧力を検出する検出手段は、逆止弁よりも上流の圧力を検出することを特徴とする請求項 7に記載の空調装置。