JP2000065430A - 蒸気圧縮式冷凍サイクル - Google Patents
蒸気圧縮式冷凍サイクルInfo
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- JP2000065430A JP2000065430A JP10231906A JP23190698A JP2000065430A JP 2000065430 A JP2000065430 A JP 2000065430A JP 10231906 A JP10231906 A JP 10231906A JP 23190698 A JP23190698 A JP 23190698A JP 2000065430 A JP2000065430 A JP 2000065430A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
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- F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/06—Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/063—Feed forward expansion valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/17—Control issues by controlling the pressure of the condenser
Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧縮機が再起動した時に、圧縮機が余分な仕
事をすることを防止する。 【解決手段】 電磁クラッチ１１０がＯＦＦとなり圧縮
機１００が停止したときには、圧力制御弁４００への通
電が停止するとともに、圧力制御弁４００をノーマルク
ローズ（非通電時閉）型の比例ソレノイド式減圧弁とす
る。これにより、圧縮機１００の停止中に放熱器２００
側の圧力（高圧側圧力）が低下することを防止できるの
で、圧縮機１００が再起動した時に、圧縮機１００が余
分な仕事をすることを防止できる。
事をすることを防止する。 【解決手段】 電磁クラッチ１１０がＯＦＦとなり圧縮
機１００が停止したときには、圧力制御弁４００への通
電が停止するとともに、圧力制御弁４００をノーマルク
ローズ（非通電時閉）型の比例ソレノイド式減圧弁とす
る。これにより、圧縮機１００の停止中に放熱器２００
側の圧力（高圧側圧力）が低下することを防止できるの
で、圧縮機１００が再起動した時に、圧縮機１００が余
分な仕事をすることを防止できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気圧縮式冷凍サ
イクルに関するもので、二酸化炭素（ＣＯ2 ）等の放熱
器側（高圧側）の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を越える超
臨界冷凍サイクルに適用して有効である。
イクルに関するもので、二酸化炭素（ＣＯ2 ）等の放熱
器側（高圧側）の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を越える超
臨界冷凍サイクルに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】二酸化炭素を冷媒とする超臨界冷凍サイ
クル（以下、ＣＯ2 サイクルと呼ぶ。）として、例えば
特開平７−２９４０３３号公報に記載の発明では、減圧
弁として比例式電磁弁を採用するとともに、実際の高圧
側圧力が目標圧力より大きいときには、減圧弁の開度を
増大させ、一方、実際の高圧側圧力が目標圧力より小さ
いときには、減圧弁の開度を縮小させている。
クル（以下、ＣＯ2 サイクルと呼ぶ。）として、例えば
特開平７−２９４０３３号公報に記載の発明では、減圧
弁として比例式電磁弁を採用するとともに、実際の高圧
側圧力が目標圧力より大きいときには、減圧弁の開度を
増大させ、一方、実際の高圧側圧力が目標圧力より小さ
いときには、減圧弁の開度を縮小させている。
【０００３】なお、超臨界冷凍サイクルの高圧側圧力
は、フロンを冷媒とする蒸気圧縮式冷凍サイクル（以
下、フロンサイクルと呼ぶ。）の高圧側圧力より高く、
例えばＣＯ2 サイクルの高圧側圧力は、フロンサイクル
の約１０倍である。
は、フロンを冷媒とする蒸気圧縮式冷凍サイクル（以
下、フロンサイクルと呼ぶ。）の高圧側圧力より高く、
例えばＣＯ2 サイクルの高圧側圧力は、フロンサイクル
の約１０倍である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、超臨界冷凍
サイクルでは、高圧側の圧力を制御することにより冷凍
能力を制御しており、高圧側の圧力が低下すると、冷凍
能力が低下する。このため、例えば減圧弁が開いた状態
で圧縮機が停止し、超臨界冷凍サイクルが一旦停止した
後、所定時間の経過後に圧縮機が再起動した場合、圧縮
機の停止中に高圧側圧力が低下してしまうので、高圧側
圧力が所定圧力に達するまで十分な冷凍能力を発揮する
ことができない。
サイクルでは、高圧側の圧力を制御することにより冷凍
能力を制御しており、高圧側の圧力が低下すると、冷凍
能力が低下する。このため、例えば減圧弁が開いた状態
で圧縮機が停止し、超臨界冷凍サイクルが一旦停止した
後、所定時間の経過後に圧縮機が再起動した場合、圧縮
機の停止中に高圧側圧力が低下してしまうので、高圧側
圧力が所定圧力に達するまで十分な冷凍能力を発揮する
ことができない。
【０００５】したがって、圧縮機を連続稼働させた場合
に比べて、圧縮機の再起動後、高圧側圧力が所定圧力に
達するまでに要した動力が冷凍能力に関与しないので、
その分だけ余分な圧縮仕事を必要とするという問題が発
生する。なお、サブクール（過冷却度）を制御するフロ
ンサイクルにおいては、超臨界冷凍サイクルとほぼ同様
な制御を行うので、上記問題は、超臨界冷凍サイクル固
有の問題ではなく、フロンサイクルにおいても発生し得
る問題である。
に比べて、圧縮機の再起動後、高圧側圧力が所定圧力に
達するまでに要した動力が冷凍能力に関与しないので、
その分だけ余分な圧縮仕事を必要とするという問題が発
生する。なお、サブクール（過冷却度）を制御するフロ
ンサイクルにおいては、超臨界冷凍サイクルとほぼ同様
な制御を行うので、上記問題は、超臨界冷凍サイクル固
有の問題ではなく、フロンサイクルにおいても発生し得
る問題である。
【０００６】本発明は、上記点に鑑み、圧縮機が再起動
した時に、圧縮機が余分な仕事をすることを防止するこ
とを目的とする。
した時に、圧縮機が余分な仕事をすることを防止するこ
とを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に
記載の発明では、電気式減圧弁（４００）は、非通電時
には冷媒通路（２１０）を閉じるように構成され、さら
に、クラッチ手段（１１０）により圧縮機（１００）へ
の駆動力の伝達が遮断されているときには、電気式減圧
弁（４００）への通電を停止することを特徴とする。
成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に
記載の発明では、電気式減圧弁（４００）は、非通電時
には冷媒通路（２１０）を閉じるように構成され、さら
に、クラッチ手段（１１０）により圧縮機（１００）へ
の駆動力の伝達が遮断されているときには、電気式減圧
弁（４００）への通電を停止することを特徴とする。
【０００８】これにより、圧縮機（１００）の停止中に
放熱器（２００）側の圧力（高圧側圧力）が低下するこ
とを防止できるので、圧縮機（１００）が再起動した時
に、圧縮機（１００）が余分な仕事をすることを防止で
きる。請求項２に記載の発明では、起磁力が大きくなる
ほど弁口（４１３）の開度が増大する向きに可動する弁
体（４２２）と、弁口（４１３）の開度を縮小させる向
きの弾性力を弁体（４２２）に作用させる弾性部材（４
３０）とを備えることを特徴とする。
放熱器（２００）側の圧力（高圧側圧力）が低下するこ
とを防止できるので、圧縮機（１００）が再起動した時
に、圧縮機（１００）が余分な仕事をすることを防止で
きる。請求項２に記載の発明では、起磁力が大きくなる
ほど弁口（４１３）の開度が増大する向きに可動する弁
体（４２２）と、弁口（４１３）の開度を縮小させる向
きの弾性力を弁体（４２２）に作用させる弾性部材（４
３０）とを備えることを特徴とする。
【０００９】これにより、請求項１に記載の発明と同様
に、圧縮機（１００）の停止中に放熱器（２００）側の
圧力（高圧側圧力）が低下することを防止できるので、
圧縮機（１００）が再起動した時に、圧縮機（１００）
が余分な仕事をすることを防止できる。因みに、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一例である。
に、圧縮機（１００）の停止中に放熱器（２００）側の
圧力（高圧側圧力）が低下することを防止できるので、
圧縮機（１００）が再起動した時に、圧縮機（１００）
が余分な仕事をすることを防止できる。因みに、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一例である。
【００１０】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る蒸気圧縮式冷凍サイクルを車両用のＣＯ2
サイクルに適用したものであって、図１はＣＯ2 サイク
ルの模式図である。図１中、１００は冷媒（ＣＯ2 ）を
吸入圧縮する圧縮機であり、この圧縮機１００は、駆動
力を断続可能に伝達する電磁クラッチ１１０を介して車
両走行用エンジン（図示せず）から駆動力を得て稼働す
る。
本発明に係る蒸気圧縮式冷凍サイクルを車両用のＣＯ2
サイクルに適用したものであって、図１はＣＯ2 サイク
ルの模式図である。図１中、１００は冷媒（ＣＯ2 ）を
吸入圧縮する圧縮機であり、この圧縮機１００は、駆動
力を断続可能に伝達する電磁クラッチ１１０を介して車
両走行用エンジン（図示せず）から駆動力を得て稼働す
る。
【００１１】なお、電磁クラッチ１１０は、圧縮機１０
０の稼働停止を制御することにより冷媒の循環状態を制
御し、ＣＯ2 サイクルの冷凍能力を制御するためのもで
ある。２００は圧縮機１００から吐出する冷媒を冷却す
る放熱器（ガスクーラ）であり、３００は放熱器２００
から流出した冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮する蒸発
器（エバポレータ）である。
０の稼働停止を制御することにより冷媒の循環状態を制
御し、ＣＯ2 サイクルの冷凍能力を制御するためのもで
ある。２００は圧縮機１００から吐出する冷媒を冷却す
る放熱器（ガスクーラ）であり、３００は放熱器２００
から流出した冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮する蒸発
器（エバポレータ）である。
【００１２】そして、放熱器２００から蒸発器３００に
至る冷媒通路２１０には、放熱器２００から流出した高
圧の冷媒を減圧するとともに、放熱器２００出口側の冷
媒温度に基づいて放熱器２００出口側の冷媒圧力を制御
する圧力制御弁（比例ソレノイド式減圧弁）４００が設
けられており、この圧力制御弁は、比例ソレノイド式の
電気式膨張弁である。なお、圧力制御弁４００の詳細に
ついては後述する。
至る冷媒通路２１０には、放熱器２００から流出した高
圧の冷媒を減圧するとともに、放熱器２００出口側の冷
媒温度に基づいて放熱器２００出口側の冷媒圧力を制御
する圧力制御弁（比例ソレノイド式減圧弁）４００が設
けられており、この圧力制御弁は、比例ソレノイド式の
電気式膨張弁である。なお、圧力制御弁４００の詳細に
ついては後述する。
【００１３】５００は蒸発器３００から流出する冷媒を
気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒のみを圧縮機
１００の吸入側に流出するとともに、ＣＯ2 サイクル中
の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータ（気液分離手段）で
ある。６００は圧力制御弁４００の開度を制御する電子
制御装置（ＥＣＵ）であり、このＥＣＵ６００には、放
熱器２００出口側の冷媒温度を検出する温度センサ（温
度検出手段）６１０の検出信号、及び放熱器２００出口
側の冷媒圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）６
２０の検出信号が入力されている。
気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒のみを圧縮機
１００の吸入側に流出するとともに、ＣＯ2 サイクル中
の余剰冷媒を蓄えるアキュムレータ（気液分離手段）で
ある。６００は圧力制御弁４００の開度を制御する電子
制御装置（ＥＣＵ）であり、このＥＣＵ６００には、放
熱器２００出口側の冷媒温度を検出する温度センサ（温
度検出手段）６１０の検出信号、及び放熱器２００出口
側の冷媒圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）６
２０の検出信号が入力されている。
【００１４】なお、７１０は放熱器２００に空気を送風
する送風機であり、７２０は蒸発器３００に空気を送風
する送風機であり、両送風機７１０、７２０はＥＣＵ６
００により制御されている。次に、圧力制御弁４００の
構造を図２を用いて述べる。４１０は冷媒通路２１０の
一部を構成するとともに、放熱器２００側に接続される
流入口４１１側と蒸発器３００側に接続される流出口４
１２側とを連通させる弁口（絞り部）４１３が形成され
た金属非磁性材料製のハウジングである。
する送風機であり、７２０は蒸発器３００に空気を送風
する送風機であり、両送風機７１０、７２０はＥＣＵ６
００により制御されている。次に、圧力制御弁４００の
構造を図２を用いて述べる。４１０は冷媒通路２１０の
一部を構成するとともに、放熱器２００側に接続される
流入口４１１側と蒸発器３００側に接続される流出口４
１２側とを連通させる弁口（絞り部）４１３が形成され
た金属非磁性材料製のハウジングである。
【００１５】４２０はソレノイドコイル（以下、コイル
と略す。）であり、ハウジング４１０は、コイル４２０
により誘起された磁束の磁路を兼ねるものである。ま
た、４２１はコイル４２０に通電することによりコイル
４２０で発生した起磁力に応じて可動する磁性材料製の
プランジャ（可動鉄心）であり、このプランジャ４２１
には、弁口４１３の開度を調節する非磁性体製のニード
ル弁体（以下、弁体と略す。）４２２が圧入固定されて
いる。
と略す。）であり、ハウジング４１０は、コイル４２０
により誘起された磁束の磁路を兼ねるものである。ま
た、４２１はコイル４２０に通電することによりコイル
４２０で発生した起磁力に応じて可動する磁性材料製の
プランジャ（可動鉄心）であり、このプランジャ４２１
には、弁口４１３の開度を調節する非磁性体製のニード
ル弁体（以下、弁体と略す。）４２２が圧入固定されて
いる。
【００１６】ここで、プランジャ４２１は、起磁力が大
きくなるほど、弁口４１３の開度が増大する向きに変位
可動するように構成されている。そして、本実施形態に
係る圧力制御弁４００では、ハウジング４１０のうちコ
イル４２０の長手方向略中間部に対応する部位に非磁性
材料製の磁気漏洩部４１４を設けることにより、起磁力
（コイル４２０に流れる電流）に比例した電磁吸引力を
プランジャ４２１に作用させ、コイル４２０の印加電圧
に比例して弁体４２２を可動させている。
きくなるほど、弁口４１３の開度が増大する向きに変位
可動するように構成されている。そして、本実施形態に
係る圧力制御弁４００では、ハウジング４１０のうちコ
イル４２０の長手方向略中間部に対応する部位に非磁性
材料製の磁気漏洩部４１４を設けることにより、起磁力
（コイル４２０に流れる電流）に比例した電磁吸引力を
プランジャ４２１に作用させ、コイル４２０の印加電圧
に比例して弁体４２２を可動させている。
【００１７】４３０は、磁性材料製のバネ押さえ４３１
及びプランジャ４２１を介して、弁口４１３の開度を縮
小させる向きの弾性力を弁体４２２に作用させるコイル
バネ（弾性部材）である。なお、４４０はプランジャ４
２１等をハウジング４１０に挿入組み付けするための開
口部を閉塞する磁性材料製のキャップであり、４４１は
ハウジング４１０とキャップ４４０との隙間を密閉する
Ｏリングである。また、４５０は弁体４２２の摺動を案
内する滑り軸受であり、４５１は弁口４１３側の空間４
１３ａとプランジャ４２１側の空間４２１ａとを連通さ
せて両空間４１３ａ、４２１ａ間に圧力差が生じること
を防止する連通路である。
及びプランジャ４２１を介して、弁口４１３の開度を縮
小させる向きの弾性力を弁体４２２に作用させるコイル
バネ（弾性部材）である。なお、４４０はプランジャ４
２１等をハウジング４１０に挿入組み付けするための開
口部を閉塞する磁性材料製のキャップであり、４４１は
ハウジング４１０とキャップ４４０との隙間を密閉する
Ｏリングである。また、４５０は弁体４２２の摺動を案
内する滑り軸受であり、４５１は弁口４１３側の空間４
１３ａとプランジャ４２１側の空間４２１ａとを連通さ
せて両空間４１３ａ、４２１ａ間に圧力差が生じること
を防止する連通路である。
【００１８】以上に述べたように、本実施形態に係る圧
力制御弁では、図３に示すように、弁口４１３を閉じる
向きの力（以下、この力を閉弁力と呼ぶ。）としては、
コイルバネ４３０の弾性力、及び流出口４１２側（低圧
側）の圧力と弁口（絞り部）４１３の断面積との積によ
る力があり、一方、弁口４１３を開く向きの力（以下、
この力を開弁力と呼ぶ。）としては、プランジャ４２１
に作用する電磁吸引力、及び流入口４１１側（高圧側）
の圧力と弁口（絞り部）４１３の断面積との積による力
がある。
力制御弁では、図３に示すように、弁口４１３を閉じる
向きの力（以下、この力を閉弁力と呼ぶ。）としては、
コイルバネ４３０の弾性力、及び流出口４１２側（低圧
側）の圧力と弁口（絞り部）４１３の断面積との積によ
る力があり、一方、弁口４１３を開く向きの力（以下、
この力を開弁力と呼ぶ。）としては、プランジャ４２１
に作用する電磁吸引力、及び流入口４１１側（高圧側）
の圧力と弁口（絞り部）４１３の断面積との積による力
がある。
【００１９】したがって、本実施形態に係る圧力制御弁
４００は、非通電時には電磁吸引力が消滅して閉弁力が
開弁力を上回るため、非通電時には冷媒回路２１０（弁
口４１３）を閉じることとなる。次に、本実施形態に係
るＣＯ2 サイクルの作動制御について、図４に示すフロ
ーチャートに基づいて述べる。
４００は、非通電時には電磁吸引力が消滅して閉弁力が
開弁力を上回るため、非通電時には冷媒回路２１０（弁
口４１３）を閉じることとなる。次に、本実施形態に係
るＣＯ2 サイクルの作動制御について、図４に示すフロ
ーチャートに基づいて述べる。
【００２０】ＣＯ2 サイクルの始動スイッチ（図示せ
ず）が投入されると、先ず、電磁クラッチ１１０が繋が
っているか否か（ＯＮｏｒＯＦＦ）を判定し（Ｓ１０
０）、電磁クラッチ１１０が繋がっておらず、圧縮機１
００への駆動力の伝達が遮断されている（ＯＦＦ）のと
きは、圧力制御弁４００（コイル４２０）への通電を停
止し、冷媒通路２１０を閉じる（Ｓ１１０）。
ず）が投入されると、先ず、電磁クラッチ１１０が繋が
っているか否か（ＯＮｏｒＯＦＦ）を判定し（Ｓ１０
０）、電磁クラッチ１１０が繋がっておらず、圧縮機１
００への駆動力の伝達が遮断されている（ＯＦＦ）のと
きは、圧力制御弁４００（コイル４２０）への通電を停
止し、冷媒通路２１０を閉じる（Ｓ１１０）。
【００２１】一方、電磁クラッチ１１０が繋がっている
（ＯＮ）のときには、温度センサ６１０の検出温度を読
み込むとともに（Ｓ１２０）、検出温度（放熱器２００
出口側の冷媒温度）及び図５に示すグラフに基づいて最
適制御圧力を決定する（Ｓ１３０）。次に、圧力センサ
６２０の検出圧力（放熱器２００出口側の冷媒圧力）を
読み込むとともに（Ｓ１４０）、検出圧力と最適制御圧
力とを比較する（Ｓ１５０）。そして、検出圧力が最適
制御圧力より大きい場合には、コイル４２０への通電量
を増大させて弁口４１３の開度を増大させ（Ｓ１６
０）、一方、検出圧力が最適制御圧力以下の場合には、
コイル４２０への通電量を減少させて弁口４１３の開度
を縮小させる（Ｓ１７０）。
（ＯＮ）のときには、温度センサ６１０の検出温度を読
み込むとともに（Ｓ１２０）、検出温度（放熱器２００
出口側の冷媒温度）及び図５に示すグラフに基づいて最
適制御圧力を決定する（Ｓ１３０）。次に、圧力センサ
６２０の検出圧力（放熱器２００出口側の冷媒圧力）を
読み込むとともに（Ｓ１４０）、検出圧力と最適制御圧
力とを比較する（Ｓ１５０）。そして、検出圧力が最適
制御圧力より大きい場合には、コイル４２０への通電量
を増大させて弁口４１３の開度を増大させ（Ｓ１６
０）、一方、検出圧力が最適制御圧力以下の場合には、
コイル４２０への通電量を減少させて弁口４１３の開度
を縮小させる（Ｓ１７０）。
【００２２】その後、Ｓ１００に戻り、Ｓ１００〜Ｓ１
７０を繰り返す。なお、図５に示すグラフは、放熱器２
００出口側の冷媒温度をパラメータとして、ＣＯ2 サイ
クルの成績係数（ＣＯＰ）が最大となる放熱器２００出
口側の冷媒圧力をプロットしたものである。したがっ
て、放熱器２００出口側の冷媒温度と冷媒圧力とを、図
５に示すグラフのように制御することにより、ＣＯ2 サ
イクルを効率よく制御することができる。
７０を繰り返す。なお、図５に示すグラフは、放熱器２
００出口側の冷媒温度をパラメータとして、ＣＯ2 サイ
クルの成績係数（ＣＯＰ）が最大となる放熱器２００出
口側の冷媒圧力をプロットしたものである。したがっ
て、放熱器２００出口側の冷媒温度と冷媒圧力とを、図
５に示すグラフのように制御することにより、ＣＯ2 サ
イクルを効率よく制御することができる。
【００２３】次に、本実施形態の特徴を述べる。本実施
形態によれば、電磁クラッチ１１０がＯＦＦとなり圧縮
機１００が停止したときには、圧力制御弁４００への通
電が停止されるとともに、圧力制御弁４００は、非通電
時には冷媒通路２１０を閉じるノーマルクローズ（非通
電時閉）型の比例ソレノイド式減圧弁であるので、圧縮
機１００の停止中に放熱器２００側の圧力（高圧側圧
力）が低下することを防止できる。
形態によれば、電磁クラッチ１１０がＯＦＦとなり圧縮
機１００が停止したときには、圧力制御弁４００への通
電が停止されるとともに、圧力制御弁４００は、非通電
時には冷媒通路２１０を閉じるノーマルクローズ（非通
電時閉）型の比例ソレノイド式減圧弁であるので、圧縮
機１００の停止中に放熱器２００側の圧力（高圧側圧
力）が低下することを防止できる。
【００２４】したがって、圧縮機１００が再起動した時
に、圧縮機１００が余分な仕事をすることを防止でき
る。 （第２実施形態）本実施形態は、本発明に係る蒸気圧縮
式冷凍サイクルをフロンサイクルに適用したものであ
る。
に、圧縮機１００が余分な仕事をすることを防止でき
る。 （第２実施形態）本実施形態は、本発明に係る蒸気圧縮
式冷凍サイクルをフロンサイクルに適用したものであ
る。
【００２５】第１実施形態（図１）では、ＥＣＵ６００
に温度センサ６１０及び圧力センサ６２０の検出値が入
力されていたが、本実施形態では、図６に示すように、
圧力センサ６２０に代えて、放熱器２００に送風される
外気の温度を検出する外気温センサ（外気温度検出手
段）６３０、及び放熱器２００内の冷媒のうち気液２相
状態（相変化過程）の冷媒温度を検出する第２温度セン
サ６４０の検出値が入力されている。
に温度センサ６１０及び圧力センサ６２０の検出値が入
力されていたが、本実施形態では、図６に示すように、
圧力センサ６２０に代えて、放熱器２００に送風される
外気の温度を検出する外気温センサ（外気温度検出手
段）６３０、及び放熱器２００内の冷媒のうち気液２相
状態（相変化過程）の冷媒温度を検出する第２温度セン
サ６４０の検出値が入力されている。
【００２６】なお、フロンサイクルでは、放熱器２００
内で冷媒は相変化（凝縮）するので、気液２相状態（相
変化過程）の冷媒温度は略一定である。したがって、温
度センサ６１０（以下、この温度センサ６１０を第１温
度センサ６１０と呼ぶ。）の検出温度と第２温度センサ
６４０の検出温度との差は、冷媒の過冷却度（サブクー
ル）を示すこととなる。
内で冷媒は相変化（凝縮）するので、気液２相状態（相
変化過程）の冷媒温度は略一定である。したがって、温
度センサ６１０（以下、この温度センサ６１０を第１温
度センサ６１０と呼ぶ。）の検出温度と第２温度センサ
６４０の検出温度との差は、冷媒の過冷却度（サブクー
ル）を示すこととなる。
【００２７】次に、本実施形態に係るフロンサイクルの
作動制御について、図７に示すフローチャートに基づい
て述べる。フロンサイクルの始動スイッチ（図示せず）
が投入されると、先ず、電磁クラッチ１１０が繋がって
いるか否か（ＯＮｏｒＯＦＦ）を判定し（Ｓ２００）、
電磁クラッチ１１０が繋がっておらず、圧縮機１００へ
の駆動力の伝達が遮断されている（ＯＦＦ）のときは、
圧力制御弁４００（コイル４２０）への通電を停止し、
冷媒通路２１０を閉じる（Ｓ２１０）。
作動制御について、図７に示すフローチャートに基づい
て述べる。フロンサイクルの始動スイッチ（図示せず）
が投入されると、先ず、電磁クラッチ１１０が繋がって
いるか否か（ＯＮｏｒＯＦＦ）を判定し（Ｓ２００）、
電磁クラッチ１１０が繋がっておらず、圧縮機１００へ
の駆動力の伝達が遮断されている（ＯＦＦ）のときは、
圧力制御弁４００（コイル４２０）への通電を停止し、
冷媒通路２１０を閉じる（Ｓ２１０）。
【００２８】一方、電磁クラッチ１１０が繋がっている
（ＯＮ）のときには、外気温度センサ６３０の検出外気
温を読み込むとともに（Ｓ２２０）、検出外気温及び図
８に示すグラフに基づいて目標とするサブクールを決定
する（Ｓ２３０）。なお、Ｓ２３０で決定されたサブク
ール（以下、このサブクールをサブクール目標値と呼
ぶ。）については、後述する。
（ＯＮ）のときには、外気温度センサ６３０の検出外気
温を読み込むとともに（Ｓ２２０）、検出外気温及び図
８に示すグラフに基づいて目標とするサブクールを決定
する（Ｓ２３０）。なお、Ｓ２３０で決定されたサブク
ール（以下、このサブクールをサブクール目標値と呼
ぶ。）については、後述する。
【００２９】次に、第２温度センサ６４０及び第１温度
センサ６１０の検出温度を読み込むとともに（Ｓ２４
０、Ｓ２５０）、両センサ６１０、６４０の検出温度差
から実際の実サブクール値を算出する（Ｓ２６０）。そ
して、実サブクールとサブクール目標値とを比較し（Ｓ
２７０）、実サブクールがサブクール目標値より大きい
場合には、コイル４２０への通電量を増大させて弁口４
１３の開度を増大させ（Ｓ２８０）、一方、実サブクー
ルがサブクール目標値以下の場合には、コイル４２０へ
の通電量を減少させて弁口４１３の開度を縮小させる
（Ｓ２９０）。
センサ６１０の検出温度を読み込むとともに（Ｓ２４
０、Ｓ２５０）、両センサ６１０、６４０の検出温度差
から実際の実サブクール値を算出する（Ｓ２６０）。そ
して、実サブクールとサブクール目標値とを比較し（Ｓ
２７０）、実サブクールがサブクール目標値より大きい
場合には、コイル４２０への通電量を増大させて弁口４
１３の開度を増大させ（Ｓ２８０）、一方、実サブクー
ルがサブクール目標値以下の場合には、コイル４２０へ
の通電量を減少させて弁口４１３の開度を縮小させる
（Ｓ２９０）。
【００３０】その後、Ｓ２００に戻り、Ｓ２００〜Ｓ２
９０を繰り返す。なお、弁口４１３の開度が大きくなる
と、冷媒の循環速度が上昇し放熱器（凝縮器）２００内
に冷媒が停留（通過）する時間が短くなり、放熱器２０
０での放熱量が低下するので、サブクールが小さくな
る。一方、弁口４１３の開度が縮小すると、冷媒の循環
速度が低下し放熱器（凝縮器）２００内に冷媒が停留
（通過）する時間が長くなり、放熱器２００での放熱量
が増大するので、サブクールが大きくなる。
９０を繰り返す。なお、弁口４１３の開度が大きくなる
と、冷媒の循環速度が上昇し放熱器（凝縮器）２００内
に冷媒が停留（通過）する時間が短くなり、放熱器２０
０での放熱量が低下するので、サブクールが小さくな
る。一方、弁口４１３の開度が縮小すると、冷媒の循環
速度が低下し放熱器（凝縮器）２００内に冷媒が停留
（通過）する時間が長くなり、放熱器２００での放熱量
が増大するので、サブクールが大きくなる。
【００３１】ところで、図８は、放熱器２００に送風さ
れる外気の温度（外気温度）をパラメータとして、フロ
ンサイクルの成績係数（ＣＯＰ）とサブクールとの関係
を示すグラフであり、この図から明らかなとうに、外気
温度が決定すると、成績係数が最大となるサブクールが
一義的に決定する。そこで、Ｓ２３０では、検出外気温
から成績係数が最大となるサブクールを算出し、その算
出したサブクールをサブクール目標値としている。
れる外気の温度（外気温度）をパラメータとして、フロ
ンサイクルの成績係数（ＣＯＰ）とサブクールとの関係
を示すグラフであり、この図から明らかなとうに、外気
温度が決定すると、成績係数が最大となるサブクールが
一義的に決定する。そこで、Ｓ２３０では、検出外気温
から成績係数が最大となるサブクールを算出し、その算
出したサブクールをサブクール目標値としている。
【００３２】ところで、上述の実施形態では、本発明に
係る蒸気圧縮式冷凍サイクルを車両用に適用したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、据え置き型の空
調装置等その他のものにも適用することができる。
係る蒸気圧縮式冷凍サイクルを車両用に適用したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、据え置き型の空
調装置等その他のものにも適用することができる。
【図１】ＣＯ2 サイクルの模式図である。
【図２】圧力制御弁の断面図である。
【図３】弁体に作用する力の説明図である。
【図４】圧力制御弁の制御フローチャートである。
【図５】放熱器出口側の冷媒温度と最適制御圧力との関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図６】フロンサイクルの模式図である。
【図７】圧力制御弁の制御フローチャートである。
【図８】外気温をパラメータとするサブクールと成績係
数との関係を示すグラフである。
数との関係を示すグラフである。
１００…圧縮機、１１０…電磁クラッチ、２００…放熱
器、 ３００…蒸発器、４００…圧力制御弁、５００…アキュ
ムレータ、 ６００…電子制御装置、６１０…温度センサ、６２０…
圧力センサ。
器、 ３００…蒸発器、４００…圧力制御弁、５００…アキュ
ムレータ、 ６００…電子制御装置、６１０…温度センサ、６２０…
圧力センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 幸克 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 戸松 義貴 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 堀田 照之 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内
Claims (2)
- 【請求項１】 駆動力を断続可能に伝達するクラッチ手
段（１１０）を介して駆動され、冷媒を吸入圧縮する圧
縮機（１００）と、 前記圧縮機（１００）から吐出する冷媒を冷却する放熱
器（２００）と、 前記放熱器（２００）から流出する冷媒を蒸発させる蒸
発器（３００）と、 前記放熱器（２００）から前記蒸発器（３００）に至る
冷媒通路（２１０）に配設され、前記放熱器（２００）
から流出する冷媒を減圧する電気式減圧弁（４００）と
を備え、 前記電気式減圧弁（４００）は、非通電時には前記冷媒
通路（２１０）を閉じるように構成され、 さらに、前記クラッチ手段（１１０）により前記圧縮機
（１００）への駆動力の伝達が遮断されているときに
は、前記電気式減圧弁（４００）への通電を停止するこ
とを特徴とする蒸気圧縮式冷凍サイクル。 - 【請求項２】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１００）、
前記圧縮機（１００）から吐出する冷媒を冷却する放熱
器（２００）、及び冷媒を蒸発させる蒸発器（３００）
を有する蒸気圧縮式冷凍サイクルに適用され、 前記放熱器（２００）と前記蒸発器（３００）との間に
配設され、前記放熱器（２００）から流出する冷媒を減
圧するとともに、前記圧縮機（１００）の停止時には通
電が停止される比例ソレノイド式減圧弁であって、 冷媒の通路を構成するとともに、前記放熱器（２００）
側に接続される流入口（４１１）側と前記蒸発器（３０
０）側に接続される流出口（４１２）側とを連通させる
弁口（４１３）が形成されたハウジング（４１０）と、 ソレノイドコイル（４２０）と、 前記ソレノイドコイル（４２０）に発生する起磁力に応
じて可動するとともに、前記起磁力が大きくなるほど前
記弁口（４１３）の開度が増大する向きに可動する弁体
（４２２）と、 前記弁口（４１３）の開度を縮小させる向きの弾性力を
前記弁体（４２２）に作用させる弾性部材（４３０）と
を備えることを特徴とする比例ソレノイド式減圧弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10231906A JP2000065430A (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | 蒸気圧縮式冷凍サイクル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10231906A JP2000065430A (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | 蒸気圧縮式冷凍サイクル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000065430A true JP2000065430A (ja) | 2000-03-03 |
Family
ID=16930914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10231906A Withdrawn JP2000065430A (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | 蒸気圧縮式冷凍サイクル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000065430A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001063185A1 (fr) * | 2000-02-25 | 2001-08-30 | Zexel Valeo Climate Control Corporation | Cycle frigorifique |
| EP1519123A2 (en) * | 2003-09-29 | 2005-03-30 | Valeo Climatisation | Cooling cycle |
| JP2013137165A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Daikin Industries Ltd | 冷凍装置 |
-
1998
- 1998-08-18 JP JP10231906A patent/JP2000065430A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001063185A1 (fr) * | 2000-02-25 | 2001-08-30 | Zexel Valeo Climate Control Corporation | Cycle frigorifique |
| EP1519123A2 (en) * | 2003-09-29 | 2005-03-30 | Valeo Climatisation | Cooling cycle |
| JP2013137165A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Daikin Industries Ltd | 冷凍装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20051101 |