JP3741022B2

JP3741022B2 - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP3741022B2
Application number: JP2001316912A
Authority: JP
Inventors: 拓安谷屋; 真広川口; 隆容鈴木; 太田　　雅樹; 明信金井; 正法園部
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: US6705102B2; EP1302345A3; EP1302345A2; JP2003120526A; US20030070442A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の走行駆動源（例えば内燃機関）によって駆動されて冷媒ガスの圧縮を行うとともに、内燃機関の停止時には電動モータの駆動によっても冷媒ガスの圧縮を行うことが可能な容量可変型圧縮機を冷媒循環回路に備えた車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両の省燃費対策や環境対策のために、信号待ち等の車両の走行停止状態において、アイドリング状態にある内燃機関（エンジン）を自動停止させる、所謂アイドリングストップ制御を行うことが一般化されつつある。そして、車両用空調装置の圧縮機としては、エンジンの停止状態においても空調が可能なように、電動モータをも駆動源としたハイブリッドタイプのものが存在する。
【０００３】
ハイブリッドタイプの圧縮機においては、電動モータにエンジンと同等の圧縮機駆動能力を求めると、電動モータが大型化してエンジンルーム内に配置できなくなる問題がある。従って、電動モータとしては小型のものを採用せざるを得ない。しかし、小型の電動モータは、特にその起動時において圧縮機トルク（圧縮機を駆動するのに必要なトルク）が過大であると脱調を起こして停止してしまい、空調に支障を来たすおそれがある。
【０００４】
従って、例えば特開平１０−２３６１５１号公報の技術においては、圧縮機として容量可変型のものを用いている。そして、圧縮機を電動モータによって駆動する際には、この電動モータによる駆動を開始する前に圧縮機の吐出容量を最小化しておく。従って、電動モータの起動時には圧縮機トルクが小さくなっており、電動モータを確実に起動させることができる。
【０００５】
しかし、前記公報の技術においては、電動モータが起動された後も、言い換えれば起動時に比して電動モータの脱調を危惧する必要のない状況下においても、圧縮機の吐出容量を最小に維持するようにしている。従って、電動モータの安定運転と良好な空調とを高次元で両立するためには、電動モータの起動後、圧縮機の吐出容量を電動モータで対応可能な範囲において変更（特に増大）する必要がある。
【０００６】
ここで、一般的に、容量可変型の圧縮機には、その吐出容量変更につながる弁開度調節を行うための制御弁が備えられている。この制御弁としては、例えば設定吸入圧力可変弁と呼ばれるものが用いられている。設定吸入圧力可変弁は、感圧機構と電磁アクチュエータとからなっている。感圧機構は、冷媒循環回路の吸入圧力を検出可能な感圧部材を備え、この圧力変動に基づいて感圧部材が変位することで、この圧力変動を打ち消す側に圧縮機の吐出容量が変更されるように弁体を動作させる。電磁アクチュエータは、弁体に付与する力を外部からの指令に基づいて変更することで、感圧機構による弁体の位置決め動作の基準となる設定吸入圧力を変更可能となっている。
【０００７】
なお、前記制御弁は、前述した電動モータの確実な起動を達成するために、例えば電磁アクチュエータの消磁によって感圧機構による内部自律機能を停止させることで、吸入圧力の変動に関わらず圧縮機の吐出容量を最小化する機能を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記制御弁の感圧機構は、吸入圧力の変動に基づいて内部自律的に動作される。従って、電磁アクチュエータによって設定吸入圧力を変更した場合、この変更時における吸入圧力の高低によって、その後の圧縮機の吐出容量の変動の仕方が大きく異なる。このため、電動モータが起動された後、例えば圧縮機の吐出容量が中間容量となる程度に設定吸入圧力を高めに設定しても、圧縮機の吐出容量が急激かつ過大に上昇し、圧縮機トルクが過大にオーバーシュートして電動モータの能力では対応困難な領域に一時的に入り込んでしまうことがある。よって、電動モータの安定運転と良好な空調とを高次元で両立できるとは言い難い。
【０００９】
つまり、圧縮機言い換えれば冷凍サイクルは、その駆動源がエンジンから電動モータへ切り替えられる間において停止されており、その間において吸入圧力が過大に上昇してしまう。従って、電動モータの起動後、電磁アクチュエータによって設定吸入圧力を高めに設定しても、吸入圧力の過大な上昇を感知した感圧機構が、吸入圧力を設定吸入圧力にまで大きく下げようと、圧縮機の吐出容量を急激かつ過大に上昇させてしまうのである。
【００１０】
なお、前述したような問題は、制御弁が設定吸入圧力可変弁である場合にのみ生じるわけではなく、感圧機構と電磁アクチュエータとを組み合わせた何れのタイプの制御弁を用いた場合においても生じる問題である。
【００１１】
本発明の目的は、容量可変型圧縮機の電動モータ駆動時において、電動モータの運転の安定化と良好な空調とを高次元で両立することが可能な車両用空調装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、電動モータ駆動時において圧縮機の吐出容量が増大される側に制御弁の設定圧を変更する場合には、設定圧変更用アクチュエータに対する指令値を徐々に変更する。従って、設定圧の変更に対して冷媒循環回路の圧力の変動が大きく遅れることはなく、設定圧と冷媒循環回路の圧力との差が過大に拡大することを防止できる。その結果、圧縮機の吐出容量が急激かつ過大に上昇することを防止でき、電動モータの能力では対応困難な領域に圧縮機トルクが過大にオーバーシュートして入り込むことを防止できる。よって、圧縮機の吐出容量の増大変更によっても電動モータの脱調等の危惧は少なく、電動モータの運転の安定化と良好な空調とを高次元で両立することが可能となる。
【００１３】
請求項２の発明は請求項１において、指令値の徐々なる変更の仕方を言及するものである。すなわち、この指令値の変更は、圧縮機の走行駆動源による駆動時において制御弁の設定圧を変更する場合よりも緩やかに行われる。
【００１４】
請求項３の発明は請求項１又は２において、指令値の徐々なる変更の好適な時期について言及するものであり、この徐々なる変更は、少なくとも圧縮機トルクが過大にオーバーシュートし易い電動モータの起動直後において行われる。
【００１５】
請求項４の発明は請求項１〜３のいずれかにおいて、電動モータ駆動時において圧縮機の吐出容量は、電動モータの起動前に最小化されている。従って、電動モータを脱調等なく安定して起動させることができ、空調装置の信頼性が向上される。
【００１６】
請求項５の発明は請求項１〜４のいずれかにおいて、圧縮機の電動モータ駆動時において圧縮機制御手段は、圧縮機トルクが過大とならないように、吐出容量が増大される側への制御弁の設定圧の変更に制限を加える。従って、電動モータの運転の安定化と良好な空調とをより高次元で両立することが可能となる。
【００１７】
請求項６の発明は請求項１〜５のいずれかにおいて、圧縮機の電動モータ駆動時において圧縮機制御手段は、圧縮機トルク検出手段からの圧縮機トルク情報が閾値を超えた場合には、圧縮機トルクが過大であると判断して、圧縮機の吐出容量が減少される側に制御弁の設定圧を変更する。従って、電動モータの運転の安定化と良好な空調とをより高次元で両立することが可能となる。
【００１８】
請求項７の発明は請求項１〜６のいずれかにおいて、モータ制御手段は、圧縮機トルク検出手段からの圧縮機トルク情報が閾値を超えた場合には、電動モータの脱調による停止がほぼ確実であると判断して、電動モータを積極的に停止させて再起動する。従って、電動モータの脱調による不安定運転が長引くことはなく、この不安定運転が空調に悪影響を与えることを防止できる。よって、電動モータの運転の安定化と良好な空調とをより高次元で両立することが可能となる。
【００１９】
請求項８の発明は請求項１〜７のいずれかにおいて、電動モータは圧縮機の回転体装置に内蔵されている。言い換えれば、電動モータは小型で非力である。従って、このような態様において請求項１〜７のいずれかの発明を具体化することは、その効果（電動モータの運転の安定化と良好な空調とを高次元で両立することが可能となる）が特に有効に奏されることとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、車室の空調を行う車両用空調装置に具体化した一実施形態について説明する。
【００２１】
（容量可変型斜板式圧縮機）
図１に示すように、容量可変型斜板式圧縮機（以下圧縮機とする）のハウジング１１内にはクランク室１２が区画されている。ハウジング１１においてクランク室１２内には、駆動軸１３が回転可能に配設されている。駆動軸１３には、車両の走行駆動源である内燃機関（エンジン）Ｅの出力軸が、回転体装置としてのプーリ装置ＰＴを介して作動連結されている。
【００２２】
前記プーリ装置ＰＴは、ハウジング１１に回転可能に支持された回転体としてのロータ８０を備え、ロータ８０の外周にはエンジンＥからのベルト８１が掛けられている。駆動軸１３においてハウジング１１外へ突出する端部にはハブ８２が固定されている。ロータ８０とハブ８２との間には周知のワンウエイクラッチ８３が介装されている。
【００２３】
前記プーリ装置ＰＴは、電動モータとしてのモータ部８４をロータ８０の内側に備えている。モータ部８４は、ハウジング１１に固定された固定子８４ａと、固定子８４ａの外周を取り囲むようにしてハブ８２に固定配置された回転子８４ｂとからなっている。エンジンＥの停止時において固定子８４ａには、必要に応じて、モータ制御手段としての制御コンピュータたるエアコンＥＣＵ７２の指令に基づき駆動回路７８から電力が供給される（図２参照）。駆動回路７８から固定子８４ａへの電力供給によって回転子８４ｂに回転力が発生し、ハブ８２を介して駆動軸１３が回転駆動される。この時、ハブ８２からロータ８０への動力伝達はワンウエイクラッチ８３によって遮断され、モータ部８４が発生した回転力がエンジンＥ側へ不必要に伝達されることはない。
【００２４】
なお、前記ワンウエイクラッチ８３は、ロータ８０からハブ８２への動力伝達は許容する。このため、エンジンＥの稼動時においてエンジンＥからの動力は、ロータ８０及びハブ８２を介して駆動軸１３に伝達される。
【００２５】
前記クランク室１２内において駆動軸１３上には、ラグプレート１４が一体回転可能に固定されている。クランク室１２内にはカムプレートとしての斜板１５が収容されている。斜板１５は、駆動軸１３にスライド移動可能でかつ傾動可能に支持されている。ヒンジ機構１６は、ラグプレート１４と斜板１５との間に介在されている。従って、斜板１５は、ヒンジ機構１６を介することで、ラグプレート１４及び駆動軸１３と同期回転可能であるとともに、駆動軸１３に対して傾動可能となっている。
【００２６】
前記ハウジング１１内には複数（図面には一つのみ示す）のシリンダボア１１ａが形成されており、各シリンダボア１１ａ内には片頭型のピストン１７が往復動可能に収容されている。各ピストン１７は、シュー１８を介して斜板１５の外周部に係留されている。従って、駆動軸１３の回転にともなう斜板１５の回転運動が、シュー１８を介してピストン１７の往復運動に変換される。
【００２７】
前記シリンダボア１１ａ内の後方（図面右方）側には、ピストン１７と、ハウジング１１に備えられた弁・ポート形成体１９とで囲まれて圧縮室２０が区画されている。ハウジング１１の後方側の内部には、吸入室２１及び吐出室２２がそれぞれ区画形成されている。
【００２８】
前記吸入室２１の冷媒ガスは、各ピストン１７の上死点位置から下死点側への移動により、弁・ポート形成体１９に形成された吸入ポート２３及び吸入弁２４を介して圧縮室２０に吸入される。圧縮室２０に吸入された冷媒ガスは、ピストン１７の下死点位置から上死点側への移動により所定の圧力にまで圧縮され、弁・ポート形成体１９に形成された吐出ポート２５及び吐出弁２６を介して吐出室２２に吐出される。
【００２９】
（圧縮機の容量制御構造）
図１に示すように、前記ハウジング１１内には抽気通路２７及び給気通路２８が設けられている。抽気通路２７はクランク室１２と吸入室２１とを連通する。給気通路２８は吐出室２２とクランク室１２とを連通する。ハウジング１１において給気通路２８の途中には制御弁ＣＶが配設されている。
【００３０】
前記制御弁ＣＶの開度を調節することで、給気通路２８を介したクランク室１２への高圧な吐出ガスの導入量と抽気通路２７を介したクランク室１２からのガス導出量とのバランスが制御され、クランク室１２の内圧が決定される。クランク室１２の内圧変更に応じて、ピストン１７を介してのクランク室１２の内圧と圧縮室２０の内圧との差が変更され、斜板１５の傾斜角度が変更される結果、ピストン１７のストロークすなわち圧縮機の吐出容量が調節される。
【００３１】
例えば、クランク室１２の内圧が低下されると斜板１５の傾斜角度が増大し、圧縮機の吐出容量が増大される。図１において二点鎖線は斜板１５の最大傾斜角度状態を示している。逆に、クランク室１２の内圧が上昇されると斜板１５の傾斜角度が減少し、圧縮機の吐出容量が減少される。図１において実線は斜板１５のゼロではない最小傾斜角度状態を示している。
【００３２】
（冷媒循環回路）
図１に示すように、車両用空調装置の冷媒循環回路（冷凍サイクル）は、上述した圧縮機と外部冷媒回路３０とから構成されている。外部冷媒回路３０は、凝縮器３１、膨張弁３２及び蒸発器３３を備えている。
【００３３】
前記圧縮機の吐出室２２内には第１圧力監視点Ｐ１が設定されている。第２圧力監視点Ｐ２は、第１圧力監視点Ｐ１から凝縮器３１側（下流側）へ所定距離だけ離れた冷媒通路の途中に設定されている。この第１圧力監視点Ｐ１の圧力ＰｄＨと第２圧力監視点Ｐ２の圧力ＰｄＬとの差には、冷媒循環回路の冷媒流量が反映されている。つまり、冷媒循環回路の冷媒流量が多くなると第１圧力監視点Ｐ１と第２圧力監視点Ｐ２との間の圧力差（二点間差圧ΔＰｄ（＝ＰｄＨ−ＰｄＬ））が増大し、逆に冷媒流量が少なくなると二点間差圧ΔＰｄは減少する。
【００３４】
前記第１圧力監視点Ｐ１と制御弁ＣＶとは第１検圧通路３５を介して連通されている。第２圧力監視点Ｐ２と制御弁ＣＶとは第２検圧通路３６（図２参照）を介して連通されている。
【００３５】
前記冷媒循環回路において、圧縮機の吐出室２２と凝縮器３１との間の冷媒通路上には、遮断弁３４が配設されている。遮断弁３４は、吐出室２２側の圧力が所定値よりも低くなると冷媒通路を遮断して、外部冷媒回路３０を経由した冷媒の循環を停止させる。遮断弁３４は、その前後の圧力差を機械的に検知して動作する差圧弁タイプであってもよいし、吐出圧力センサ（図示しない）の検出値に応じて前記エアコンＥＣＵ７２により制御される電磁弁タイプであってもよい。また、遮断弁３４は、斜板１５の最小傾斜角度に機械的に連動されるタイプであってもよい。
【００３６】
（制御弁）
図２に示すように、前記制御弁ＣＶのバルブハウジング４１内には、弁室４２、連通路４３及び感圧室４４が区画されている。弁室４２及び連通路４３内には、作動ロッド４５が軸方向（図面では垂直方向）に移動可能に配設されている。連通路４３と感圧室４４とは、連通路４３に挿入された作動ロッド４５の上端部によって遮断されている。弁室４２は、給気通路２８の下流部を介してクランク室１２と連通されている。連通路４３は、給気通路２８の上流部を介して吐出室２２と連通されている。弁室４２及び連通路４３は給気通路２８の一部を構成する。
【００３７】
前記弁室４２内には、作動ロッド４５の中間部に形成された弁体部４６が配置されている。弁室４２と連通路４３との境界に位置する段差は弁座４７をなしており、連通路４３は一種の弁孔をなしている。そして、作動ロッド４５が図２の位置（最下動位置）から弁体部４６が弁座４７に着座する最上動位置へ上動すると、連通路４３が遮断される。つまり作動ロッド４５の弁体部４６は、給気通路２８の開度を調節可能な弁体として機能する。
【００３８】
前記感圧室４４内には、ベローズよりなる感圧部材４８が収容配置されている。感圧部材４８の上端部はバルブハウジング４１に固定されている。感圧部材４８の下端部には作動ロッド４５の上端部が嵌入されている。感圧室４４内は、有底円筒状をなす感圧部材４８によって、感圧部材４８の内空間である第１圧力室４９と、感圧部材４８の外空間である第２圧力室５０とに区画されている。第１圧力室４９には、第１検圧通路３５を介して第１圧力監視点Ｐ１の圧力ＰｄＨが導かれている。第２圧力室５０には、第２検圧通路３６を介して第２圧力監視点Ｐ２の圧力ＰｄＬが導かれている。これら感圧部材４８や感圧室４４等が感圧機構を構成している。
【００３９】
前記バルブハウジング４１の下方側には、設定圧変更用アクチュエータとしての電磁アクチュエータ部５１が設けられている。電磁アクチュエータ部５１は、バルブハウジング４１内の中心部に有底円筒状の収容筒５２を備えている。収容筒５２において上方側の開口には、センタポスト（固定子）５３が嵌入固定されている。このセンタポスト５３の嵌入により、収容筒５２内の最下部にはプランジャ室５４が区画されている。
【００４０】
前記プランジャ室５４内には、プランジャ（可動子）５６が軸方向に移動可能に収容されている。センタポスト５３の中心には軸方向に延びるガイド孔５７が貫通形成され、ガイド孔５７内には、作動ロッド４５の下端側が軸方向に移動可能に配置されている。作動ロッド４５の下端は、プランジャ室５４内においてプランジャ５６の上端面に当接されている。
【００４１】
前記プランジャ室５４において収容筒５２の内底面とプランジャ５６との間には、プランジャ付勢バネ６０が収容されている。このプランジャ付勢バネ６０は、プランジャ５６を作動ロッド４５側に向けて付勢する。また、作動ロッド４５は、感圧部材４８自身が有するバネ性（以下ベローズバネ４８と呼ぶ）に基づいて、プランジャ５６側に向けて付勢されている。従って、プランジャ５６と作動ロッド４５とは常時一体となって上下動する。なお、ベローズバネ４８は、プランジャ付勢バネ６０よりもバネ力の大きなものが用いられている。
【００４２】
前記収容筒５２の外周側には、センタポスト５３及びプランジャ５６を跨ぐ範囲にコイル６１が巻回配置されている。このコイル６１には、情報検知手段７１からの情報に応じた、圧縮機制御手段としてのエアコンＥＣＵ７２の指令に基づき、駆動回路７３から電力が供給される。情報検知手段７１には、空調装置のオンオフスイッチであるエアコンスイッチ７４や、車室の温度を設定する温度設定器７５や、車室の温度を検出する温度センサ７６や、モータ部８４の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ７７や、モータ部８４の固定子８４ａに印加される電流値Ｉを検出する電流センサ７９等が備えられている。
【００４３】
前記駆動回路７８からコイル６１への電力供給量に応じた大きさの電磁力（電磁吸引力）が、プランジャ５６とセンタポスト５３との間に発生し、この電磁力はプランジャ５６を介して作動ロッド４５に伝達される。コイル６１への通電制御は印加電圧を調整することでなされ、この印加電圧の調整にはＰＷＭ（パルス幅変調）制御が採用されている。従って、エアコンＥＣＵ７２が駆動回路７３に指令するコイル６１への通電デューティ比Ｄｔが、エアコンＥＣＵ７２の電磁アクチュエータ部５１に対する指令値となる。
【００４４】
（制御弁の動作特性）
前記制御弁ＣＶにおいては、次のようにして作動ロッド４５（弁体部４６）の配置位置つまり弁開度が決まる。
【００４５】
図２に示すように、コイル６１への通電がない場合（デューティ比Ｄｔ＝０％）は、作動ロッド４５の配置には、ベローズバネ４８の下向き付勢力の作用が支配的となる。従って、作動ロッド４５は最下動位置に配置され、弁体部４６は連通路４３を全開とする。このため、クランク室１２の内圧は、その時おかれた状況下において取り得る最大値となり、このクランク室１２の内圧と圧縮室２０の内圧とのピストン１７を介した差は大きくて、斜板１５は傾斜角度を最小として圧縮機の吐出容量は最小となっている。
【００４６】
つまり、前記制御弁ＣＶは、コイル６１への通電が遮断されると、感圧機構による内部自律機能を停止させることで、二点間差圧ΔＰｄの変動に関わらず圧縮機の吐出容量を最小化する機能を有している。
【００４７】
なお、圧縮機の吐出容量が最小では、遮断弁３４において吐出室２２側の圧力が所定値よりも低くなり、遮断弁３４が閉じられる。従って、外部冷媒回路３０を経由した冷媒循環が停止される。このため、圧縮機による冷媒ガス圧縮が継続されたとしても、不必要な空調が行われることはない。
【００４８】
前記制御弁ＣＶにおいて、コイル６１に対しデューティ比可変範囲の最小デューティ比Ｄｔ（ｍｉｎ）（＞０％）以上の通電がなされると、プランジャ付勢バネ６０に加勢された上向きの電磁力が、ベローズバネ４８による下向き付勢力を凌駕し、作動ロッド４５が上動を開始する。この状態では、プランジャ付勢バネ６０の上向きの付勢力によって加勢された上向き電磁力が、ベローズバネ４８の下向き付勢力によって加勢された二点間差圧ΔＰｄに基づく下向き押圧力に対抗する。そして、これら上下付勢力が均衡する位置に、作動ロッド４５の弁体部４６が弁座４７に対して位置決めされ、圧縮機の吐出容量が調節される。
【００４９】
つまり、前記制御弁ＣＶは、コイル６１への通電時においては、この通電デューティ比Ｄｔによって決定された二点間差圧ΔＰｄの制御目標（設定圧としての設定差圧）を維持するように、この二点間差圧ΔＰｄの変動に応じて内部自律的に作動ロッド４５（弁体部４６）を位置決めする構成となっている。
【００５０】
前記エンジンＥの稼動時においてエアコンＥＣＵ７２は、エアコンスイッチ７４のオン状態にて、温度センサ７６からの検出温度と温度設定器７５からの設定温度とを参照することでデューティ比Ｄｔを算出し、この算出値を駆動回路７３に指令する。
【００５１】
例えば、検出温度が設定温度より大であれば、車室内は暑く熱負荷が大きいと予測される。このため、エアコンＥＣＵ７２は、デューティ比Ｄｔの増大変更を駆動回路７３に指令する。従って、制御弁ＣＶの弁開度が減少し、圧縮機の吐出容量が増大して蒸発器３３での除熱能力が高まり、車室の温度は低下傾向となる。
【００５２】
逆に、検出温度が設定温度より小であれば、車室内は寒く熱負荷が小さいと予測される。このため、エアコンＥＣＵ７２は、デューティ比Ｄｔの減少変更を駆動回路７３に指令する。従って、制御弁ＣＶの弁開度が増加し、圧縮機の吐出容量が減少して蒸発器３３での除熱能力が低まり、車室の温度は上昇傾向となる。
【００５３】
（エアコンＥＣＵのアイドリングストップ時制御）
前記エアコンＥＣＵ７２は、エアコンスイッチ７４がオン状態であることと、エンジンＥＣＵ９１からアイドリングストップ制御の過程におけるエンジンＥの停止決定の旨を受信することとの条件で、図３のフローチャートに従う演算処理を行う。なお、エンジンＥＣＵ９１は、エンジンＥの起動／停止や出力を制御する制御コンピュータであって、エアコンＥＣＵ７２と通信可能に接続されている（図２参照）。
【００５４】
さて、図３に示すように前記エアコンＥＣＵ７２は、エアコンスイッチ７４のオン状態のもとでエンジンＥＣＵ９１からエンジンＥの停止の決定を受信すると、ステップ（以下「Ｓ」と略す）２０１において駆動回路７３に指令するデューティ比Ｄｔに「０」を与える。従って、コイル６１が無通電状態とされ、圧縮機の吐出容量が最小化される。この圧縮機の吐出容量の最小化は、エンジンＥが停止される前のタイミングで実行される。Ｓ２０２においては、エンジンＥが停止された旨をエンジンＥＣＵ９１から受信するまで以降の処理が待機される。なお、「エンジンＥが停止された旨をエンジンＥＣＵ９１から受信する」とは、例えば、エンジンＥＣＵ９１から随時送られてくるエンジンＥの回転速度情報がゼロとなることである。
【００５５】
エンジンＥが停止されると、Ｓ２０３においてモータ部８４の起動を駆動回路７８に指令する。駆動回路７８によるモータ部８４の駆動は、ほぼ一定回転速度Ｎｅ（ｓｅｔ１）で行われる。Ｓ２０４においては、回転速度センサ７７からの回転速度Ｎｅ（ｔ）が一定回転速度Ｎｅ（ｓｅｔ１）に到達したか否か、つまりモータ部８４が起動時の増速状態から一定回転速度Ｎｅ（ｓｅｔ１）での安定運転状態に移行されたか否かが判定される。
【００５６】
モータ部８４の回転速度Ｎｅ（ｔ）が一定回転速度Ｎｅ（ｓｅｔ１）に到達して安定運転状態に移行すると、Ｓ２０５において駆動回路７３に指令するデューティ比Ｄｔを最小デューティ比Ｄｔ（ｍｉｎ）として、制御弁ＣＶの内部自律制御機能（設定差圧維持機能）を起動する。制御弁ＣＶの内部自律制御機能が起動された後、Ｓ２０６においてデューティ比Ｄｔを単位量ΔＤだけ増大させ、その修正値（Ｄｔ＋ΔＤ）へのデューティ比Ｄｔの変更を駆動回路７３に指令する。従って、制御弁ＣＶの弁開度が若干減少し、圧縮機の吐出容量が若干増大して圧縮機トルクが若干上昇される。
【００５７】
Ｓ２０７においては、回転速度センサ７７からの回転速度Ｎｅが第１閾値Ｎｅ（ｓｅｔ２）（＜Ｎｅ（ｓｅｔ１））未満でかつ、電流センサ７９からの電流値Ｉが第1閾値Ｉ（ｓｅｔ１）を超えたか否かが判定される。モータ部８４の回転速度Ｎｅ及び電流値Ｉは、それぞれモータ部８４が負担する圧縮機トルクと相関性を有し、回転速度Ｎｅが第１閾値Ｎｅ（ｓｅｔ２）未満でかつ電流値Ｉが第1閾値Ｉ（ｓｅｔ１）を超えるような状況は、圧縮機トルクがモータ部８４の能力では好適に対応することが困難な領域に入り込みそうな状況を意味する。つまり、回転速度センサ７７及び電流センサ７９は、圧縮機トルクを検出するための圧縮機トルク検出手段をなしている。
【００５８】
Ｓ２０７判定がＮＯの場合、現在の圧縮機トルクはモータ部８４の能力で十分対応可能であると判断し、処理はＳ２０８に移行される。Ｓ２０８においては、デューティ比Ｄｔが設定値Ｄｔ（ｓｅｔ）に到達されたか否かが判定される。この設定値Ｄｔ（ｓｅｔ）により設定される制御弁ＣＶの設定差圧は、圧縮機の吐出容量が最小と最大との中間程度の時に実現される二点間差圧ΔＰｄであって、この中間容量時における圧縮機トルクは、その他の条件にもよるが、だいたいモータ部８４の能力範囲の上限値付近を示すことが予め解っている。
【００５９】
Ｓ２０８判定がＮＯの場合、処理はＳ２０６に移行されてデューティ比Ｄｔの単位量ΔＤの増大が行われ、この単位量ΔＤの増大はデューティ比Ｄｔが設定値Ｄｔ（ｓｅｔ）に到達するまで繰り返される。なお、単位量ΔＤは、最小デューティ比Ｄｔ（ｍｉｎ）からＳ２０６処理を複数回繰り返さなければ設定値Ｄｔ（ｓｅｔ）に到達できない量に設定されている。Ｓ２０８判定がＹＥＳの場合、つまりデューティ比Ｄｔが設定値Ｄｔ（ｓｅｔ）に到達した場合には、処理がＳ２０７に移行され、デューティ比Ｄｔが設定値Ｄｔ（ｓｅｔ）に維持されることとなる。
【００６０】
つまり、アイドリングストップ時制御においてエアコンＥＣＵ７２は、温度設定器７５の設定温度及び温度センサ７６の検出温度に関係なく、第１閾値Ｎｅ（ｓｅｔ２）と第１閾値Ｉ（ｓｅｔ１）とで決定されるモータ部８４の能力で対応可能な限界で圧縮機を運転する。これは、モータ部８４を、エンジンＥ側とのプーリ比等によって限られた寸法のプーリ装置ＰＴに内蔵するために、モータ部８４の圧縮機駆動能力がエンジンＥのそれと比較して小さく設計されており、モータ部８４を常にその能力の限界（上限）で運転することにより、車室内の温度上昇を抑えるようにするためである。
【００６１】
前記Ｓ２０７判定がＹＥＳの場合、現在のデューティ比Ｄｔでは圧縮機トルクが大きくモータ部８４が脱調等の不安定運転となり易いと判断し、Ｓ２０９においてデューティ比Ｄｔを単位量ΔＤだけ減少させ、その修正値（Ｄｔ−ΔＤ）へのデューティ比Ｄｔの変更を駆動回路７３に指令する。従って、制御弁ＣＶの弁開度が若干増大し、圧縮機の吐出容量が若干減少して圧縮機トルクが若干低下される。
【００６２】
Ｓ２０９からはＳ２１０へ処理が移行され、モータ部８４の回転速度Ｎｅが第2閾値Ｎｅ（ｓｅｔ３）（＜Ｎｅ（ｓｅｔ２））未満でかつ、電流センサ７９からの電流値Ｉが第２閾値Ｉ（ｓｅｔ２）（＞Ｉ（ｓｅｔ１））を超えたか否かが判定される。回転速度Ｎｅが第２閾値Ｎｅ（ｓｅｔ３）未満でかつ電流値Ｉが第２閾値Ｉ（ｓｅｔ２）を超えるような状況は、圧縮機トルクがモータ部８４の能力では対応困難な領域に入り込んでおり、モータ部８４の脱調による停止はほぼ確実であることを意味する。
【００６３】
Ｓ２１０判定がＮＯの場合、処理はＳ２０７に移行される。逆に、Ｓ２１０判定がＹＥＳの場合、Ｓ２１１において駆動回路７３に指令するデューティ比Ｄｔに「０」を与えてコイル６１を無通電状態とし、圧縮機の吐出容量を最小化する。圧縮機の吐出容量を最小化した後、Ｓ２１２においてモータ部８４の停止を駆動回路７８に指令するとともに、処理はＳ２０３に移行されてモータ部８４の再起動が行われる。つまり、モータ部８４の脱調による不安定運転が長引くと空調に悪影響を与えるため、この場合にはモータ部８４を積極的に停止させるとともに再起動させ、速やかにモータ部８４の運転の安定化を図るようにしている。
【００６４】
本実施形態においては次のような効果を奏する。
（１）アイドリングストップ時制御においてデューティ比Ｄｔの設定値Ｄｔ（ｓｅｔ）までの変更は、単位量ΔＤの加算処理（図３のＳ２０６）が複数回繰り返されることで行われる。従って、モータ部８４が起動してからデューティ比Ｄｔが設定値Ｄｔ（ｓｅｔ）まで増大変更されるのに時間がかかり、このデューティ比Ｄｔの増大変更は徐々に行われることとなる。その結果、設定差圧の増大変更に対して二点間差圧ΔＰｄの増大変動が大きく遅れることはなく、設定差圧と二点間差圧ΔＰｄとの差が過大に拡大することを防止できる。
【００６５】
よって、感圧機構（感圧部材４８等）は、二点間差圧ΔＰｄを設定差圧に向けて増大変動させるにあたり、弁体部４６の開度を急激かつ過大に小さくすることはなく、圧縮機の吐出容量が急激かつ過大に上昇することを防止できる。このため、モータ部８４の能力では対応困難な領域に圧縮機トルクが過大にオーバーシュートして入り込むことを防止できる。よって、圧縮機の吐出容量の増大変更によってもモータ部８４の脱調等の危惧は少なく、モータ部８４の運転の安定化と良好な空調とを高次元で両立することが可能となる。
【００６６】
なお、アイドリングストップ時制御においてデューティ比Ｄｔの最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）から設定値Ｄｔ（ｓｅｔ）までの変更は、この変更がＳ２０９（デューティ比Ｄｔの減少処理）を経由せずに遅滞なく行われたとしても、エンジンＥの稼動時においてデューティ比Ｄｔが最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）から設定値Ｄｔ（ｓｅｔ）へ冷房負荷に応じて変更される場合よりも緩やかに行われる。
【００６７】
（２）エアコンＥＣＵ７２は、少なくともモータ部８４の起動直後においてデューティ比Ｄｔを増大変更する場合に、この変更を徐々に行う。圧縮機トルクが過大にオーバーシュートし易いモータ部８４の起動直後においてデューティ比Ｄｔを徐々に増大変更することは、モータ部８４の安定運転を達成する上で特に重要である。
【００６８】
（３）モータ部８４による圧縮機の駆動時においてエアコンＥＣＵ７２は、モータ部８４を起動する前に圧縮機の吐出容量を最小化する。従って、モータ部８４を脱調なく安定して起動させることができ、空調装置の信頼性が向上される。
【００６９】
（４）モータ部８４による圧縮機の駆動時においてエアコンＥＣＵ７２は、圧縮機トルクが過大とならないようにデューティ比Ｄｔの増大変更に制限を加える（図３のＳ２０８）。従って、圧縮機を、モータ部８４の能力で対応可能な範囲の上限で運転することができ、モータ部８４の運転の安定化と良好な空調とをより高次元で両立することが可能となる。
【００７０】
（５）モータ部８４による圧縮機の駆動時においてエアコンＥＣＵ７２は、圧縮機トルクが過大となる場合には、デューティ比Ｄｔを減少変更する（図３のＳ２０７（ＹＥＳ）→Ｓ２０９）。従って、圧縮機トルクを、モータ部８４の能力で対応可能な範囲に確実に抑えることができ、モータ部８４の運転の安定化と良好な空調とをより高次元で両立することが可能となる。
【００７１】
（６）エアコンＥＣＵ７２は、モータ部８４が脱調した場合には、モータ部８４を積極的に停止させて再起動する。従って、モータ部８４の脱調による不安定運転が長引くことはなく、この不安定運転が空調に悪影響を与えることを防止でき、モータ部８４の運転の安定化と良好な空調とをより高次元で両立することが可能となる。
【００７２】
（７）モータ部８４は圧縮機のプーリ装置ＰＴに内蔵されている。言い換えれば、モータ部８４は小型で非力である。従って、このような態様においては、前記（１）の効果（モータ部８４の運転の安定化と良好な空調とを高次元で両立することが可能となる）が特に有効に奏されることとなる。
【００７３】
なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で以下の態様でも実施できる。
・圧縮機トルクを直接検出するトルクセンサを備える。そして、図３のＳ２０７及び／又はＳ２１０判定を、トルクセンサからの検出情報に基づいて行うように変更すること。このようにすれば、圧縮機トルクを直接的に把握することができ、モータ部８４の運転の安定化と良好な空調とをより高次元で両立することが可能となる。
【００７４】
・図３のＳ２０７及び／又はＳ２１０判定を、モータ部８４の回転速度Ｎｅ又は電流値Ｉの一方のみを参照することで行うように変更すること。このようにすれば、エアコンＥＣＵ７２の演算負荷を軽減することができる。
【００７５】
・図３のＳ２０８処理における設定値Ｄｔ（ｓｅｔ）を、予め測定しておいた蒸発器３３の後の空気温度（所謂エバ後空気温度）と圧縮機トルクとの関係から求められるエバ後空気温度センサからの検出情報によるフィードバック制御で決定すること。
【００７６】
・例えば、本実施形態のモータ部８４よりも高性能な電動モータを使用する。そして、図３のＳ２０８処理において設定値Ｄｔ（ｓｅｔ）を、冷房負荷に応じて変更すること。このようにすれば、空調フィーリングが良好となる。
【００７７】
・第１圧力監視点Ｐ１を、蒸発器３３と吸入室２１とを含む両者間の吸入圧力領域に設定するとともに、第２圧力監視点Ｐ２を同じ吸入圧力領域において第１圧力監視点Ｐ１の下流側に設定すること。
【００７８】
・制御弁ＣＶとして、設定吸入圧力可変弁を用いること。
・制御弁ＣＶとして、給気通路２８ではなく、抽気通路２７の開度調節によりクランク室１２の内圧を調節する、所謂抜き側制御弁を採用すること。
【００７９】
・容量可変型圧縮機としてワッブルタイプのものを採用すること。
・上記実施形態においては車室の空調を行う車両用空調装置において具体化されていたが、これに限定されるものではなく、例えば冷凍車や冷蔵車の庫内の空調（温度調節）を行う車両用空調装置において具体化してもよい。
【００８０】
上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
（１）前記感圧機構は、冷媒循環回路に沿って設定された二つの圧力監視点間の圧力差を感圧部材によって検出可能であるとともに、この圧力差の変動に基づいて感圧部材が変位することで、この圧力差の変動を打ち消す側に容量可変型圧縮機の吐出容量が変更されるように弁体を動作させ、前記設定圧変更用アクチュエータは、弁体に付与する力を圧縮機制御手段からの指令に基づいて変更することで、感圧機構による弁体の位置決め動作の基準となる設定圧としての設定差圧を変更可能な構成である請求項１〜８のいずれかに記載の車両用空調装置。
【００８１】
（２）前記電動モータの圧縮機駆動能力は走行駆動源のそれと比較して小さい請求項１〜８のいずれか又は前記（１）に記載の車両用空調装置。
【００８２】
【発明の効果】
上記構成の本発明によれば、容量可変型圧縮機の電動モータ駆動時において、電動モータの運転の安定化と良好な空調とを高次元で両立することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】容量可変型斜板式圧縮機の断面図。
【図２】制御弁の断面図。
【図３】エアコンＥＣＵによるアイドリングストップ時制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
４６…制御弁の弁体としての弁体部、４８…制御弁の感圧部材、５１…設定圧変更用アクチュエータとしての電磁アクチュエータ部、７２…圧縮機制御手段としてのエアコンＥＣＵ、８４…電動モータとしてのモータ部、Ｅ…車両の走行駆動源であるエンジン、ＣＶ…制御弁、ΔＰｄ…冷媒循環回路の圧力としての二点間差圧、Ｄｔ…指令値としてのデューティ比。

Claims

車両の走行駆動源によって駆動されて冷媒ガスの圧縮を行うとともに、走行駆動源の停止時には電動モータの駆動によっても冷媒ガスの圧縮を行うことが可能な容量可変型圧縮機を備えた冷媒循環回路と、前記容量可変型圧縮機の吐出容量変更につながる弁開度調節を行うための制御弁と、この制御弁を制御するための圧縮機制御手段とを備え、
前記制御弁は、
前記冷媒循環回路の圧力を検出可能な感圧部材を備え、この圧力変動に基づいて感圧部材が変位することで、この圧力変動を打ち消す側に容量可変型圧縮機の吐出容量が変更されるように弁体を動作させる感圧機構と、
前記弁体に付与する力を圧縮機制御手段からの指令に基づいて変更することで、感圧機構による弁体の位置決め動作の基準となる設定圧を変更可能な設定圧変更用アクチュエータとからなり、
前記容量可変型圧縮機の電動モータによる駆動時において圧縮機制御手段は、容量可変型圧縮機の吐出容量が増大される側に制御弁の設定圧を変更する場合には、設定圧変更用アクチュエータに対する指令値を徐々に変更することを特徴とする車両用空調装置。
前記圧縮機制御手段による指令値の徐々なる変更は、容量可変型圧縮機の走行駆動源による駆動時において制御弁の設定圧を変更する場合よりも緩やかに行われる請求項１に記載の車両用空調装置。
前記圧縮機制御手段は、少なくとも電動モータの起動直後において、容量可変型圧縮機の吐出容量が増大される側に制御弁の設定圧を変更する場合に指令値を徐々に変更する請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
前記容量可変型圧縮機の電動モータ駆動時において圧縮機制御手段は、電動モータが起動される前に容量可変型圧縮機の吐出容量を最小化する請求項１〜３のいずれかに記載の車両用空調装置。
前記容量可変型圧縮機の電動モータ駆動時において圧縮機制御手段は、容量可変型圧縮機の吐出容量が増大される側への制御弁の設定圧の変更に制限を加える請求項１〜４のいずれかに記載の車両用空調装置。
前記容量可変型圧縮機の圧縮機トルク又は圧縮機トルクに相関性のある物理量を検出する圧縮機トルク検出手段を備え、前記容量可変型圧縮機の電動モータ駆動時において圧縮機制御手段は、圧縮機トルク検出手段からの圧縮機トルク情報が閾値を超えた場合には、容量可変型圧縮機の吐出容量が減少される側に制御弁の設定圧を変更する請求項１〜５のいずれかに記載の車両用空調装置。
前記電動モータを制御するモータ制御手段と、圧縮機トルク又は圧縮機トルクに相関性のある物理量を検出する圧縮機トルク検出手段とを備え、前記容量可変型圧縮機の電動モータ駆動時においてモータ制御手段は、圧縮機トルク検出手段からの圧縮機トルク情報が閾値を超えた場合には、電動モータを一旦停止させて再起動する請求項１〜６のいずれかに記載の車両用空調装置。
前記容量可変型圧縮機のハウジングには、走行駆動源からの動力を受ける回転体を備えた回転体装置が配設されており、この回転体装置に前記電動モータが内蔵されている請求項１〜７のいずれかに記載の車両用空調装置。