JP2002061965A - 冷凍サイクル - Google Patents

冷凍サイクル

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JP2002061965A
JP2002061965A JP2000251789A JP2000251789A JP2002061965A JP 2002061965 A JP2002061965 A JP 2002061965A JP 2000251789 A JP2000251789 A JP 2000251789A JP 2000251789 A JP2000251789 A JP 2000251789A JP 2002061965 A JP2002061965 A JP 2002061965A
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pressure line
line
refrigerant
low
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Masaru Mukawa
大 務川
Nobuhiko Suzuki
伸彦 鈴木
Yuji Kawamura
裕司 河村
Akihiko Takano
明彦 高野
Kenji Iijima
健次 飯島
Sakae Hayashi
栄 林
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Zexel Valeo Climate Control Corp
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    • F25B2700/1933Suction pressures

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低圧ラインの圧力を制御する外部制御式可変
容量圧縮機と、高圧ラインの圧力を制御する電気式膨張
弁とを用いた二酸化炭素などを冷媒とする冷凍サイクル
において、外乱等によって新たな平衡状態へ移行する際
に制御が暴走しないように制御することを課題とする。 【解決手段】 低圧ラインの圧力と高圧ラインの圧力と
がそれぞれの対応する目標圧力よりも低くなった場合、
又は、低圧ラインの圧力と高圧ラインの圧力とがそれぞ
れの対応する目標圧力よりも高くなった場合に、可変容
量圧縮機の吐出量及び前記膨張装置の弁開度のいずれか
一方を固定したり、可変容量圧縮機の吐出量及び膨張装
置の弁開度の少なくともいずれか一方の制御速度を変更
したり、可変容量圧縮機によって高圧ラインの圧力を制
御するようにしたり、膨張弁によって低圧ラインの圧力
を制御するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高圧ライン上の
冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える圧力となり得る冷凍
サイクル、例えば、冷媒として炭酸ガス(CO2 ) を用
いた冷凍サイクルに関する。
【0002】
【従来の技術】炭酸ガス(CO2 )等を冷媒とする冷凍
サイクルとして、低圧ラインの圧力を目標圧力とするよ
うに外部からの制御信号によって吐出量を制御する圧縮
機、即ち、低圧ラインの圧力の低下に伴って吐出量を低
下させ、低圧ラインの圧力の増加に伴って吐出量を増加
させるような外部制御式可変容量圧縮機と、高圧ライン
の圧力を目標圧力とするように外部からの制御信号によ
って弁開度を制御する膨張弁、即ち、高圧ラインの圧力
の低下に伴って弁開度を絞っていき、高圧ラインの圧力
の増加に伴って弁開度を大きくするような電気式膨張弁
とを用いた冷凍サイクルが本発明者らによって検討され
ている。
【0003】このような冷凍サイクルにおいては、外乱
によって生じる高圧ラインの冷媒圧力の乱れと低圧ライ
ンの冷媒圧力の乱れを、膨張弁の絞りと圧縮機の吐出量
とを調節することによって新たな平衡状態へ移行しよう
とする制御が行われる。
【0004】例えば、ある平衡状態で冷凍サイクルが稼
動している車両の走行中にエンジン回転数が上昇した場
合を想定すると、図6に示されるように、エンジン回転
数の上昇によってコンプレッサの回転数が上昇し、この
コンプレッサの回転数が上昇する瞬間において高圧ライ
ンの圧力、即ち、コンプレッサの吐出圧Pdが瞬間的に
上昇すると共に、低圧ラインの圧力、即ち、コンプレッ
サの吸入圧Psが瞬間的に低下する現象が生じ、このよ
うな現象のために、膨張弁にあっては、高圧ラインの圧
力上昇を受けて弁開度が大きくなり、圧縮機にあって
は、低圧ラインの圧力低下に伴って吐出量が減少し、そ
の後、新たな平衡状態を目指して高圧ラインの冷媒圧力
と低圧ラインの冷媒圧力とがそれぞれの目標値へ収束す
るように膨張弁の弁開度と圧縮機の吐出量とが調整され
ようとする制御が行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
冷凍サイクルにおいては、高圧ラインの冷媒圧力を目標
値に収束させようとする膨張弁の弁開度の制御と、低圧
ラインの冷媒圧力を目標値に収束させようとする圧縮機
の吐出量の制御とが別々行われることから、外乱によっ
て新たな平衡状態へ移行しようとする制御の過程におい
て、高圧ラインの冷媒圧力と低圧ラインの冷媒圧力と
が、図7に示されるように、新たな平衡状態におけるそ
れぞれの目標値との関係において、A〜Eまでの状態と
なることが見出されるに至った。
【0006】ここで、Aの状態とは、高圧ラインの圧力
値と低圧ラインの圧力値とのいずれか一方が対応する目
標値に対して所定の範囲内に収束して目標値に到達して
いるとみなされる場合であり、膨張弁と圧縮機とを制御
し続けても新たな平衡状態に移行することが可能である
と認められる状態のことである。また、Bの状態とは、
このまま制御すれば膨張弁の制御と圧縮機の制御とが噛
み合わずにハンチングの可能性もあり得るが、終局的に
はAの領域になるように制御を継続すると考えられる領
域である。Eの領域は、高圧ラインの圧力値と低圧ライ
ンの圧力値のいずれもが、それぞれに対応する目標値に
所定範囲で収束して目標値に到達したとみなされ、新た
な平衡状態への移行制御が終了し定常運転へ移行する状
態のことである。
【0007】これに対して、Cの状態とは、高圧ライン
の圧力値も低圧ラインの圧力値もそれぞれに対応する目
標値より低くなる場合であり、次のような不都合をきた
す状態のことである。即ち、高圧圧力を目標圧力に収束
させようと制御する上述の膨張弁にあっては、高圧ライ
ンの圧力値が目標値よりも低くなると、高圧ラインの圧
力を上昇させようとして膨張弁の弁開度が絞られ、ま
た、低圧圧力を目標圧力に収束させようと制御する上述
の圧縮機にあっては、低圧ラインの圧力値が目標値より
も低くなると、低圧ラインの圧力を上昇させようとして
圧縮機のストロークが小さくなり、低圧ラインからの吸
引冷媒量が抑えられると共に吐出量が抑えられて高圧ラ
インの圧力上昇が抑えられる。このため、この領域にお
いては、このような膨張弁と圧縮機のそれぞれの制御が
互いに影響しあって、膨張弁にあってはますます弁開度
を小さくしようとし、圧縮機にあってはますます吐出量
(即ち、ストローク)を小さくしようとし、遂には膨張
弁が閉じると共に圧縮機がデストロークしてしまう限界
状態となり、制御不能に陥ることが懸念される。
【0008】また、Dの状態とは、高圧ラインが目標圧
力よりも高くなり、且つ、低圧ラインが目標圧力よりも
高くなる場合であり、次のような不都合をきたす状態の
ことである。即ち、膨張弁にあっては、高圧ラインの圧
力値が目標値よりも高くなると、高圧ラインの圧力を低
下させようとして膨張弁の弁開度が大きくなる。また、
圧縮機にあっては、低圧ラインの圧力値が目標値よりも
高くなると、低圧ラインの圧力を低下させようとして圧
縮機のストロークが大きくなり、低圧ラインからの吸引
冷媒量が増加すると共に吐出量が増加して高圧ラインの
圧力が上昇する。このため、このような領域では、膨張
弁と圧縮機のそれぞれの制御が互いに影響しあって、膨
張弁にあっては弁開度が全開となるまで、圧縮機にあっ
てはフルストロークするまで制御し続けようとする。実
際には、このような限界状態に達した場合でも、冷媒温
度の影響によって制御可能な領域までサイクルの圧力状
態が再び戻ることから、以上の動作の繰り返しによって
長い周期のハンチングを起こすことが懸念される。
【0009】このように、高圧圧力を制御する電気式膨
張弁と低圧圧力を制御する外部制御式圧縮機を用いた冷
凍サイクルの場合、上述のA及びBの領域にあっては、
通常の制御を継続すれば新たな平衡状態へ圧力が収束す
るものの、C及びDの領域にあっては、CO2 サイクル
の制御が適切に行えなくなって暴走してしまう不都合が
ある。
【0010】そこで、この発明においては、低圧ライン
の圧力を制御する外部制御式可変容量圧縮機と、高圧ラ
インの圧力を制御する電気式膨張弁とを用いた二酸化炭
素などを冷媒とする冷凍サイクルにおいて、上述したC
及びDの領域、即ち、外乱等によって新たな平衡状態へ
移行する際に制御が暴走し得るとされる領域において、
適切なサイクル制御を行うようにすることを課題として
いる。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らによって上述
したC及びDの領域において、圧縮機や膨張弁を適切に
制御し得る構成について多角的に検討した結果、外部か
らの制御信号で圧縮機の吐出量や膨張弁の弁開度が制御
できることから、従来の制御方式を改良することで適切
なサイクル制御の継続が可能となることを見出し、本願
発明を完成するに至った。
【0012】即ち、本発明は、低圧ラインの圧力を目標
圧力とすべく外部からの制御信号により吐出量を可変さ
せる外部制御式の可変容量圧縮機と、前記可変容量圧縮
機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、高圧ラインの
圧力を目標圧力とすべく外部からの制御信号により弁開
度が可変されて前記放熱器で冷却された冷媒を前記弁開
度に応じて減圧する膨張装置と、前記膨張装置によって
減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器とを具備し、前記高
圧ライン上の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える圧力と
なり得る冷凍サイクルにおいて、前記低圧ラインの圧力
と前記高圧ラインの圧力とがそれぞれの対応する前記目
標圧力よりも低くなった場合、又は、前記低圧ラインの
圧力と前記高圧ラインの圧力とがそれぞれの対応する前
記目標圧力よりも高くなった場合に、前記可変容量圧縮
機の吐出量及び前記膨張装置の弁開度のいずれか一方を
固定する手段を設けたことを特徴としている(請求項
1)。
【0013】したがって、暴走抑止制御として、可変容
量圧縮機の吐出量及び前記膨張装置の弁開度のいずれか
一方を固定するようにしたので、低圧ラインの圧力と高
圧ラインの圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも
低くなった場合、又は、それぞれの対応する目標圧力よ
りも高くなった場合にあっても互いに影響し合って制御
が暴走してしまうことを避けることができ、適切なサイ
クル制御の継続が可能となる。
【0014】暴走抑止制御は、低圧ラインの圧力と高圧
ラインの圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも低
くなった場合、又は、低圧ラインの圧力と高圧ラインの
圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも高くなった
場合に、可変容量圧縮機の吐出量及び膨張装置の弁開度
の少なくともいずれか一方の制御速度を変更する手段と
してもよい(請求項2)。
【0015】このような構成においては、圧縮機の吐出
量と膨張装置の弁開度のいずれか一方の制御速度が変更
されるので、圧縮機の吐出量の制御と膨張装置の弁開度
の制御とが互いに影響を及ぼし合う状態を低減、又は、
避けることができ、適切なサイクル制御の継続が可能と
なる。
【0016】また、暴走抑止制御は、低圧ラインの圧力
と高圧ラインの圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よ
りも低くなった場合、又は、低圧ラインの圧力と高圧ラ
インの圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも高く
なった場合に、可変容量圧縮機の吐出量及び膨張装置の
弁開度の少なくともいずれか一方の制御速度を変更する
ことに加え、可変容量圧縮機の吐出量及び膨張装置の弁
開度のいずれか一方をさらに所定時間固定するようにし
てもよい(請求項3)。
【0017】このような構成においても、圧縮機の吐出
量と膨張装置の弁開度のいずれか一方を所定時間固定す
るので、圧縮機の吐出量の制御と膨張装置の弁開度の制
御と互いに影響を及ぼし合う状態を低減、又は、避ける
ことができ、適切なサイクル制御の継続が可能となる。
【0018】さらに、暴走抑止制御は、低圧ラインの圧
力と高圧ラインの圧力とがそれぞれの対応する目標圧力
よりも低くなった場合、又は、低圧ラインの圧力と高圧
ラインの圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも高
くなった場合に、冷凍サイクルの冷媒温度及び冷媒圧力
の少なくともいずれか一方の制御速度を変更する手段に
よって実現してもよい(請求項4)。
【0019】圧縮機の吐出量の制御速度や膨張弁の弁開
度の制御速度を変更した場合において、この影響を大き
く受けるのは冷媒圧力や冷媒温度であることから、圧縮
機の吐出量の制御速度や膨張弁の弁開度の制御速度を直
接制御することに代えて、冷媒温度の制御速度及び冷媒
圧力の制御速度の少なくともいずれか一方を変更するよ
うに圧縮機の吐出量と膨張弁の弁開度をを間接的に制御
するようにしても同様の作用効果を得ることができる。
【0020】暴走抑止制御は、さらに低圧ラインの圧力
と高圧ラインの圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よ
りも低くなった場合、又は、低圧ラインの圧力と高圧ラ
インの圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも高く
なった場合に、可変容量圧縮機が前記高圧ラインの圧力
を目標圧力とすべく外部からの制御信号によって吐出量
を可変する制御に切り替えられるようにしても(請求項
5)、低圧ラインの圧力と高圧ラインの圧力とがそれぞ
れの対応する目標圧力よりも低くなった場合、又は、低
圧ラインの圧力と高圧ラインの圧力とがそれぞれの対応
する目標圧力よりも高くなった場合に、膨張装置の弁開
度が低圧ラインの圧力を低圧ラインの目標圧力とすべく
外部からの制御信号によって可変する制御に切り替えら
れるようにしてもよい(請求項6)。
【0021】このように、低圧ラインの圧力を制御する
圧縮機を高圧ラインの圧力を制御するために用いたり、
高圧ラインの圧力を制御する膨張装置を低圧ラインの圧
力を制御するために用いることによって、高まろうとす
る圧力を低め、あるいは、低くなろうとする圧力を高め
ることが可能となり、サイクル制御の暴走を避けること
ができ、適切なサイクル制御の継続が可能となる。
【0022】以上の制御は、低圧ラインの圧力と高圧ラ
インの圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも低く
なった場合、又は、それぞれの対応する目標圧力よりも
高くなった場合に行われるものであるが、これと等価の
現象、例えば、蒸発器の出口側で所定値以上の過熱度が
検出された場合や、蒸発器を通過した空気温度に変化が
生じた場合に上述した各制御を同様に行うようにしても
よい(請求項8,9)。
【0023】また、以上の制御は、冷凍サイクルが稼動
している状態で外乱が生じた場合に制御の暴走を防ぐ手
段を提供するものであるが、外乱による影響を正確に捕
えきれないようなサイクル起動時においては、サイクル
の状態が不安定になるのを防ぐ処置として、サイクル起
動時に膨張弁を所定の弁開度に固定した状態で可変容量
圧縮機の吐出量を制御するようにしてもよい(請求項
7)。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の態様を図
面に基づいて説明する。図1において、冷凍サイクル1
は、冷媒を圧縮する圧縮機2、冷媒を冷却する放熱器
3、高圧側ラインの冷媒と低圧側ラインの冷媒とを熱交
換する内部熱交換器4、冷媒を減圧する膨張弁5、冷媒
を蒸発気化する蒸発器6、蒸発器6から流出した冷媒を
気液分離するアキュムレータ7を有して構成されてい
る。この冷凍サイクルは、圧縮機2の吐出側を放熱器3
を介して内部熱交換器4の高圧通路4aに接続し、この
高圧通路4aの流出側を膨張弁5に接続し、圧縮機2か
ら膨張弁5の高圧側に至る経路によって高圧ライン8を
構成している。また、膨張弁5の低圧側は、蒸発器6に
接続され、この蒸発器6の流出側は、アキュムレータ7
を介して内部熱交換器4の低圧通路4bに接続されてい
る。そして、低圧通路4bの流出側を圧縮機2の吸入側
に接続し、膨張弁5の流出側から圧縮機2の吸入側に至
る経路によって低圧ライン9を構成している。
【0025】この冷凍サイクル1は、冷媒として二酸化
炭素(CO2 )が用いられており、圧縮機2によって圧
縮された冷媒は、放熱器3によって冷却し、その後、内
部熱交換器4において低圧側ライン9の低温冷媒と熱交
換して更に冷やされて膨張弁5に送られる。そして、こ
の膨張弁5において減圧されて低温低圧の湿り蒸気とな
り、蒸発器6においてここを通過する空気と熱交換して
ガス状となり、しかる後に内部熱交換器4において高圧
側ライン8の高温冷媒と熱交換して加熱され、圧縮機2
に戻されるようになっている。
【0026】ここで、圧縮機2は、ストローク量を調節
して吐出容量を可変させる可変機構を有し、この可変機
構を外部からの制御信号によって制御する外部制御式可
変容量圧縮機が用いられており、この例では、可変機構
を制御する制御部2aへの通電量を下記するコントロー
ルユニット10によって制御し、吐出容量が調節される
ようになっている。また、膨張装置5は、外部からの制
御信号、即ち、コントロールユニットからの制御信号に
よって弁開度を制御する電気制御式膨張弁が採用されて
いる。
【0027】コントロールユニット10は、図示しない
中央演算処理装置(CPU)、読出専用メモリ(RO
M)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、入出力ポー
ト(I/O)等を備えると共に、膨張弁5の弁開度を制
御する駆動回路や圧縮機の制御部2aへの通電量を制御
する駆動回路を有して構成され、高圧ライン8の冷媒圧
力(例えば、膨張装置入口側の冷媒圧力)Pdを検出す
る第1の圧力センサ11からの信号、高圧ライン8の冷
媒温度(例えば、膨張装置入口側の冷媒温度)Tdを検
出する温度センサ12からの信号、低圧ライン9の冷媒
圧力(例えば、圧縮機の吸入圧力)Psを検出する第2
の圧力センサ13からの信号などが入力され、ROMに
与えられた所定のプログラムにしたがって弁開度を制御
するための制御信号を膨張弁5へ出力すると共に、圧縮
機2の吐出量を制御するための制御信号を圧縮機2の制
御部2aへ出力するようになっている。
【0028】前記圧縮機2は、通常においては第2の圧
力センサ13によって検出された冷媒圧力に応じて制御
されるようになっており、低圧ライン9の圧力を目標圧
力とすべく、低圧ライン9の冷媒圧力が低下すると吐出
量が低下し、逆に、冷媒圧力が増加すると吐出量が増加
するよう制御されるようになっている。また、膨張弁5
は、通常において第1の圧力センサ11によって検出さ
れた冷媒圧力と温度センサ12によって検出された冷媒
温度とによって冷媒温度に応じた目標冷媒圧力となるよ
う弁開度が調節されるようになっており、高圧ライン8
の圧力を目標圧力とすべく、高圧圧力の増加に伴って弁
開度を大きくし、高圧圧力の減少に伴って弁開度を小さ
くするよう制御されるようになっている。
【0029】上記構成において、コントロールユニット
10は、図2のフローチャートに示されるように、各種
センサ(第1の圧力センサ11、第2の圧力センサ1
3、温度センサ12)からの信号(Pd、Ps、Td)
を入力し(ステップ50)、ステップ52、54、56
において、高圧ライン8と低圧ライン9のそれぞれにお
いて冷媒圧力が目標圧力であるかどうか、即ち、平衡状
態を害する負荷変動がないか、負荷変動があっても冷媒
圧力が目標圧力に収束した状態であるかどうかを判定す
る。その判定手法は、例えば、高圧ライン8の圧力が目
標高圧圧力PMHに対して所定の範囲(α)内にあり(|
PMH−Pd|<α)、ほぼ目標値と一致しているとみな
すことができる場合であるかどうかを判定すると共に、
低圧ライン9の圧力が目標低圧圧力PMLに対して所定の
範囲(β)内にあり(|PML−Ps|<β)、ほぼ目標
値と一致しているとみなすことができる場合であるかど
うかを判定することによって行われているもので、高圧
ライン8の圧力も低圧ライン9の圧力も目標圧力である
とみなすことができる場合には、負荷変動がないか、負
荷変動があっても新たな平衡状態への収束が完了した状
態であると判断して前述したEの状態として扱われ、現
状の状態を維持する制御が行われる。
【0030】これに対して、高圧ライン8には圧力変動
はないが低圧ライン9に圧力変動がある場合、又は、低
圧ライン9には圧力変動はないが高圧ライン8に圧力変
動がある場合には、前述したAの状態として扱われ、こ
の例においては、暴走の危険がないことから、特に格別
な制御を行うことなく圧縮機2の吐出量や膨張弁5の弁
開度を調節して目標値に冷媒圧力を収束させるPID制
御などを利用した制御が行われる。
【0031】また、高圧ライン8の圧力も低圧ライン9
の圧力も変動があると認められる場合には、ステップ5
8、60、62において、高圧ライン8の圧力Pdと低
圧ライン9の圧力Psとがそれぞれ対応する目標圧力
(PMH、PML)と比較して大きいか、小さいかを判定す
る。高圧ライン8の圧力が目標圧力PMHよりも低く、低
圧ライン9の圧力が目標圧力PMLよりも高い場合、又
は、高圧ライン8の圧力が目標圧力PMHよりも高く、低
圧ライン9の圧力が目標圧力PMLよりも低い場合には、
前述したBの状態として扱われ、この場合には、Aの状
態への移行が見込まれることから、暴走の危険がなく、
この例では、特に格別な制御を行うことなく圧縮機2の
吐出量や膨張弁5の弁開度を調節して冷媒圧力を目標値
に収束させるPID制御などを利用した制御が行われ
る。
【0032】これに対して、高圧ライン8の圧力が目標
圧力PMHよりも低く、低圧ライン9の圧力が目標圧力P
MLよりも低い場合、又は、高圧ライン8の圧力が目標圧
力PMHよりも高く、低圧ライン9の圧力が目標圧力PML
よりも高い場合には、前述した制御の暴走領域に移行す
る状態にある。この制御の暴走は、圧縮機2が低圧ライ
ン9の圧力の低下に伴って吐出量を減少(又は、圧力の
増加に伴って吐出量を増加)する制御と、膨張装置5が
高圧ライン8の圧力の低下に伴って弁開度を小さく(又
は、圧力の増加に伴って弁開度を大きく)する制御とが
それぞれ独立に行われて影響を及ぼし合うことに起因し
ていることから、次のような暴走抑止制御によって制御
の暴走が防止されるようになっている。
【0033】先ず、暴走抑止制御の第1の例として、コ
ントロールユニット10によって高圧ライン8の圧力と
低圧ライン9の圧力とが共にそれぞれの目標値よりも低
くなったと判定された場合、又は高圧ライン8の圧力と
低圧ライン9の圧力とが共にそれぞれの目標値よりも高
くなったと判定された場合には、コントロールユニット
10からの制御信号によって圧縮機2の吐出量、即ち圧
縮機2のストロークを固定するか膨張弁5の弁開度を固
定する制御を行う。
【0034】この暴走抑止制御においては、暴走抑止制
御を行うかどうかの判断を高圧ライン8の圧力と低圧ラ
イン9の圧力とがそれぞれの目標圧力との比較において
決定されており、圧力が変化したかどうかによっては判
定していない点に特徴がある。高圧ライン8の圧力と低
圧ライン9の圧力とが共にそれぞれの目標値よりも低く
なった場合や、共にそれぞれの目標値よりも高くなった
場合には、前述した暴走の危険が認められるのであり、
これを圧力の変化の有無によって制御したのでは、図7
のAの状態やBの状態との区別ができなくなるし、Cの
状態となっていれば圧力変動が仮になくても暴走の危険
を回避する必要から暴走抑止制御を行うことが望ましい
からである。
【0035】尚、圧縮機2の吐出量と膨張弁5の弁開度
とをいずれを固定するかは、予め決めておいた方を固定
するようにしても、条件に応じて固定できる方を固定す
るようにしてもよい。
【0036】したがって、高圧ライン8の圧力と低圧ラ
イン9の圧力とが共にそれぞれの目標値よりも低くなっ
た場合や、共にそれぞれの目標値よりも高くなった場合
には、圧力変動の大きさに拘わらず圧縮機2の吐出量、
又は、膨張弁5の弁開度が固定されるので、圧縮機2が
低圧ライン9の圧力の低下に伴って吐出量を減少(又
は、圧力の増加に伴って吐出量を増加)する制御と、膨
張装置5が高圧ライン8の圧力の低下に伴って弁開度を
小さく(又は、圧力の増加に伴って弁開度を大きく)す
る制御とが影響を及ぼし合うことがなくなるので、制御
の暴走を抑えることができるようになる。
【0037】暴走抑止制御の第2の例として、図3に示
されるように、圧縮機2の吐出量、即ち、圧縮機2のス
トロークの制御速度(時定数)又は膨張弁5の弁開度の
制御速度(時定数)を変更する制御を行う。即ち、圧縮
機2の制御量を破線で示し、膨張弁5の制御量を実線で
示した場合、図3(a)は、圧縮機2の吐出量の制御速
度と膨張弁5の弁開度の制御速度を同程度とした従来の
制御であるが、このような制御に対して、図3(b)に
示されるように、圧縮機2の吐出量の制御速度を膨張弁
5の弁開度の制御速度よりも早くした状態、即ち、圧縮
機2の吐出量の制御の時定数を膨張弁5の弁開度の制御
の時定数よりも相対的に小さくした状態とする。
【0038】このような場合には、いままで高圧ライン
8の圧力と低圧ライン9の圧力とがそれぞれ目標値に一
致して安定していた状態から外乱によって高圧ライン8
の圧力と低圧ライン9の圧力とが共に目標値よりも下回
ったような場合を想定すると、圧縮機2の吐出量は低圧
ライン9の低下に伴って減少してくるものの、膨張装置
5の弁開度はゆっくりと絞られることから、高圧ライン
8から低圧ライン9への冷媒供給量に大きな変化はな
く、圧縮機2の吸引能力が低下している状態であること
と相まって高圧ライン8から低圧ライン9への冷媒量が
圧縮機の吐出量よりも相対的に多くなり、これにより低
圧ライン9の圧力の復元(増加)が計られ、もって圧縮
機2の吐出量を回復せしめて高圧ライン8の圧力も低圧
ライン9の圧力と共に目標値へ収束させることができる
ようになる。
【0039】逆に、今まで高圧ラインの圧力と低圧ライ
ンの圧力とがそれぞれ目標値に一致して安定していた状
態から外乱によって高圧ラインの圧力と低圧ラインの圧
力とが共に目標値よりも上回ったような場合を想定する
と、膨張弁5の弁開度はゆっくり大きくなることから、
高圧ラインから低圧ラインへの冷媒の供給量に大きな変
化はなく、圧縮機2の吸引能力が大きくなっている状態
であることと相まって高圧ライン8から低圧ライン9へ
の冷媒量が圧縮機の吐出量よりも相対的に少なくなり、
これにより低圧ライン9の圧力の復元(低下)が計ら
れ、もって圧縮機2の吐出量を回復せしめて高圧ライン
8の圧力も低圧ライン9の圧力と共に目標値へ収束させ
ることができるようになる。
【0040】また、逆に、図3(c)に示されるよう
に、圧縮機2の吐出量の制御速度を膨張弁5の弁開度の
制御速度よりも遅くした状態、即ち、圧縮機の吐出量2
の制御の時定数を膨張弁5の弁開度の制御の時定数より
も相対的に大きくした状態としてもよい。
【0041】このように時定数を調整する場合には、い
ままで高圧ライン8の圧力と低圧ライン9の圧力とがそ
れぞれ目標値に一致して安定していた状態から外乱によ
って高圧ライン8の圧力と低圧ライン9の圧力とが共に
目標値に対して下回ったような場合を想定すると、膨張
弁5の弁開度は、高圧ライン8の圧力の低下に伴って小
さくなってくるが、圧縮機2の吐出量の変化がゆっくり
であることから、高圧ライン8への冷媒の供給量に大き
な変化はなく、高圧ライン8から低圧ライン9への冷媒
供給量が圧縮機の吐出量よりも相対的に少なくなり、こ
れにより高圧ライン8の圧力の復元(増加)を図ること
ができ、もって、膨張装置5の弁開度を回復せしめて低
圧ライン9の圧力も高圧ラインの圧力と共に目標値へ収
束させることができるようになる。
【0042】逆に、いままで高圧ライン8の圧力と低圧
ライン9の圧力とがそれぞれ目標値に一致して安定して
いた状態から外乱によって高圧ライン8の圧力と低圧ラ
イン9の圧力とが共に目標値よりも上回ったような場合
を想定すると、膨張弁5の弁開度は、高圧ライン8の圧
力の増加に伴って大きくなってくるが、圧縮機2の吐出
量の増加がゆっくりであることから、高圧ライン8への
冷媒の供給量に大きな変化はなく、高圧ライン8から低
圧ライン9への冷媒供給量が圧縮機の吐出量よりも相対
的に多くなり、これにより高圧ライン8の圧力の復元
(低下)を図ることができ、もって、膨張弁5の弁開度
を回復せしめて低圧ライン9の圧力も高圧ラインの圧力
と共に目標値へ収束させることができるようになる。
【0043】さらに、図3(d)に示されるように、圧
縮機2の吐出量の制御速度を膨張弁5の弁開度の制御速
度よりも遅くした上で所定時間の間(図中、T1とT2
との間)、吐出量を固定するようにしても良い。このよ
うな場合にも、図3(c)と同様の作用効果が得られ
る。
【0044】以上においては、圧縮機2の吐出量の制御
速度(時定数)を変更する場合を示したが、圧縮機2の
吐出量の制御速度(時定数)を変更せずに、膨張弁5の
弁開度の制御速度(時定数)を変更するようにしても良
いことは言うまでもない。このような場合においても、
圧縮機2の吐出量の制御速度(時定数)を変更した場合
と同様に相対的な制御特性のずれが生じることから、同
様の作用効果を得ることができる。
【0045】尚、上述した制御速度(時定数)は、予め
決められた制御速度(時定数)に変更されるものであっ
ても、冷媒圧力等に応じても変更するものであっても良
い。また、上述の制御において、高圧ライン8の圧力低
下を優先するために膨張弁開度の制御を優先して制御す
るようにしても良い。
【0046】さらに、上述の構成においては、膨張弁5
の弁開度と圧縮機2の吐出量とのいずれかの制御速度
(時定数)を変更する場合の例を示したが、両方を変更
して相対的に図3で示されるような制御速度の差を設け
ても良い。
【0047】また、上述においては、膨張弁5の弁開度
や圧縮機2の吐出量の制御速度(時定数)を基準として
制御するものであったが、これら時定数の影響を大きく
受けるのは冷媒温度や冷媒圧力であることから、膨張弁
5の弁開度や圧縮機2の吐出量の制御速度を直接制御す
ることに代えて、冷媒温度を変化させる速度又は冷媒圧
力を変化させる速度を膨張弁5の弁開度や圧縮機2の吐
出量を制御することで制御するようにしても良い。
【0048】暴走抑止制御の第3の例としては、膨張弁
5の弁開度の制御を、図4に示されるように、高圧ライ
ン8の圧力Pdが高圧ライン8の目標圧力PMHに収束す
るような制御とするのではなく、低圧ライン9の圧力P
sが低圧ラインの目標圧力PMLに収束するような制御に
切り替えるようにしても良い。即ち、膨張弁5の弁開度
は、通常においては第1の圧力センサ11によって検出
された高圧圧力Pdに基づいて目標圧力PMHになるよう
に制御されるものであるが、コントロールユニット10
には、第2の圧力センサ13からの圧力信号も入力され
ていることから、この第2の圧力センサ13によって検
出された低圧圧力Psに基づいて低圧ライン9の目標圧
力PMLとなるように制御するようにしても良い。
【0049】このような場合には、いままで高圧ライン
8の圧力と低圧ライン9の圧力とがそれぞれ目標値に一
致して安定していた状態から外乱によって高圧ライン8
の圧力と低圧ライン9の圧力とが共に目標値に対して上
回ったような図4(a)に示される場合を想定すると、
通常においては高圧圧力Pdを高圧ライン8の目標圧力
PMHに収束しようとして弁開度が大きくなるが、この場
合に、膨張弁5を低圧圧力Psに基づいて低圧ラインの
目標圧力PMLに収束させる制御に切り替えることで、弁
開度を小さくすることができる。これにより、高圧ライ
ン8から低圧ライン9への冷媒の供給を抑えることで低
圧ラインの圧力を低下せしめ、これにより圧縮機2の吐
出量を低下せしめ、もって圧縮機2の吐出量が増大しつ
づける状態や膨張弁5の弁開度が増大し続ける状態を回
避し、高圧ライン8の圧力も低圧ライン9の圧力も目標
値へ収束させることができるようになる。
【0050】また、いままで高圧ライン8の圧力と低圧
ライン9の圧力とがそれぞれ目標値に一致して安定して
いた状態から外乱によって高圧ライン8の圧力と低圧ラ
イン9の圧力とが共に目標値に対して下回ったような図
4(b)に示される場合を想定すると、通常においては
高圧圧力Pdを高圧ライン8の目標圧力PMHに収束しよ
うとして弁開度が小さくくなるが、この場合に、膨張弁
5を低圧圧力Psに基づいて低圧ライン9の目標圧力P
MLに収束させる制御に切り替えることで、弁開度を大き
くすることができる。これにより、高圧ライン8から低
圧ライン9への冷媒の供給を多くすることで低圧ライン
9の圧力を増加せしめ、これにより圧縮機2の吐出量を
増加せしめ、もって圧縮機2の吐出量が低下しつづける
状態や膨張弁5の弁開度が減少し続ける状態を回避し、
高圧ライン8の圧力も低圧ライン9の圧力も目標値へ収
束させることができるようになる。
【0051】暴走抑止制御の第4の例として、圧縮機5
の吐出量の制御を低圧ライン9の圧力Psを低圧ライン
9の目標圧力PMLに収束させる制御を行うのではなく、
高圧ライン8の圧力Pdを高圧ライン8の目標圧力PMH
に収束させる制御に切り替えるようにしても良い。即
ち、圧縮機2の吐出量は、通常においては第2の圧力セ
ンサ13によって検出された低圧圧力Psに基づいて目
標圧力PMLになるように制御されるものであるが、コン
トロールユニット10には、第1の圧力センサ11から
の信号も入力されていることから、この第1の圧力セン
サ11によって検出された高圧圧力Pdに基づいて高圧
ライン8の目標圧力PMHとなるように制御するようにし
ても良い。
【0052】このような場合には、いままで高圧ライン
8の圧力と低圧ライン9の圧力とがそれぞれ目標値に一
致して安定していた状態から外乱によって高圧ライン8
の圧力と低圧ライン9の圧力とが共に目標値に対して上
回ったような図5(a)に示される場合を想定すると、
通常においては低圧圧力Psを低圧ライン9の目標圧力
PMLに収束しようとして圧縮機2の吐出量が増加する
が、この場合に、圧縮機5を高圧圧力Pdに基づいて高
圧ライン8の目標圧力PMHに収束させる制御に切り替え
ることで、圧縮機2の吐出量を減少させることができ
る。これにより、高圧ライン8の圧力を低下せしめると
共に膨張弁5の弁開度を減少せしめ、もって圧縮機2の
吐出量が増大しつづける状態や膨張弁5の弁開度が増大
し続ける状態を回避し、高圧ライン8の圧力も低圧ライ
ン9の圧力も目標値へ収束させることができるようにな
る。
【0053】また、いままで高圧ライン8の圧力と低圧
ライン9の圧力とがそれぞれ目標値に一致して安定して
いた状態から外乱によって高圧ライン8の圧力と低圧ラ
イン9の圧力とが共に目標値に対して下回ったような図
5(b)に示される場合を想定すると、通常においては
低圧圧力Psを低圧ライン9の目標圧力PMLに収束しよ
うとして圧縮機2の吐出量が減少するが、この場合に、
圧縮機5を高圧圧力Pdに基づいて高圧ライン8の目標
圧力PMHに収束させる制御に切り替えることで、圧縮機
2の吐出量を増加させることができる。これにより、高
圧ライン8の圧力を増加せしめると共に膨張弁5の弁開
度を増大せしめ、もって圧縮機2の吐出量が減少しつづ
ける状態や膨張弁5の弁開度が減少し続ける状態を回避
し、高圧ライン8の圧力も低圧ライン9の圧力も目標値
へ収束させることができるようになる。
【0054】暴走抑止制御の第5の例として、特に起動
時にあっては、サイクルがどのような状態にあるか判ら
ないことから、膨張弁5を所定の弁開度に固定したまま
圧縮機2の吐出量のみによって制御するようにしてもよ
い。これにより、起動時に制御が暴走してしまう不都合
をなくすことができる。
【0055】尚、上述の暴走抑止制御は、高圧ライン8
の圧力と低圧ライン9の圧力のそれぞれをモニタリング
し、それぞれの対応する目標値に対して共に低い場合、
又は、共に高い場合に暴走する恐れがあることから、こ
のような圧力条件となった場合に行うものであるが、上
述した制御の暴走が生じる場合には、蒸発器6の出口側
で過熱度が生じたり、蒸発器6で熱交換された空気の温
度に変化が生じることから、上述の暴走抑止制御を蒸発
器6の出口側で所定値以上の過熱度が検出されたとき
や、蒸発器6を通過した空気温度に変化が生じたときに
行うようにしてもよい。
【0056】また、上述の制御は、膨張弁5と圧縮機2
とを共通のECUを用いて圧力センサなどの各種情報を
共有することで制御するようにしても、それぞれ別々の
ECUを用いて制御するようにしてもよい。また、上述
したいずれの制御においても高圧ライン8の圧力に対し
て所定圧力以上となった場合に冷凍サイクルの停止させ
るなどのリミッタ機構を設けるようにしてもよい。
【0057】したがって、高圧ライン8の圧力と低圧ラ
イン9の圧力とが共に目標値に対して上回った場合、又
は、共に目標値に対して下回った場合において、上述の
いずれかの暴走抑止制御を行うようにすれば、例えば、
図6に示されるようなエンジン回転数の上昇によって膨
張弁5の弁開度が大きくなり、圧縮機2の吐出量が減少
する場合においても、制御が暴走することなく膨張弁5
の弁開度と圧縮機2の吐出量とを制御することができ、
CO2 サイクルの制御を適切に行えるようになる。
【0058】
【発明の効果】以上述べたように、いずれの構成の発明
においても、低圧ラインの圧力を制御する外部制御式可
変容量圧縮機と、高圧ラインの圧力を制御する電気式膨
張弁とを用いた二酸化炭素などを冷媒とする冷凍サイク
ルにおいて、外乱等によって新たな平衡状態へ移行する
際に制御の暴走を避けることが可能となり、適切なサイ
クル制御が行えるようになる。
【0059】即ち、低圧ラインの圧力と高圧ラインの圧
力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも低くなった場
合、又は、低圧ラインの圧力と高圧ラインの圧力とがそ
れぞれの対応する目標圧力よりも高くなった場合に、可
変容量圧縮機の吐出量及び膨張装置の弁開度のいずれか
一方を固定する構成とすれば、圧縮機の吐出量の制御と
膨張弁の弁開度の制御とが互いに影響することがなくな
るので、制御の暴走を避けることができ、適切なサイク
ル制御の継続が可能となる。
【0060】また、低圧ラインの圧力と高圧ラインの圧
力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも低くなった場
合、又は、低圧ラインの圧力と高圧ラインの圧力とがそ
れぞれの対応する目標圧力よりも高くなった場合に、可
変容量圧縮機の吐出量及び膨張装置の弁開度の少なくと
もいずれか一方の制御速度を変更する構成としたり、こ
れに加えて可変容量圧縮機の吐出量及び前記膨張装置の
弁開度のいずれか一方を所定時間固定する構成とすれ
ば、圧縮機の吐出量の制御と膨張装置の弁開度の制御と
が互いに影響を及ぼし合う状態を低減、又は、避けるこ
とができ、適切なサイクル制御の継続が可能となる。
【0061】さらに、圧縮機の吐出量の制御速度や膨張
弁の弁開度の制御速度を変更した場合において、影響を
大きく受けるのは冷媒圧力や冷媒温度であることから、
圧縮機の吐出量の制御速度や膨張弁の弁開度の制御速度
を変更することに代えて、低圧ラインの圧力と高圧ライ
ンの圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも低くな
った場合、又は、低圧ラインの圧力と高圧ラインの圧力
とがそれぞれの対応する目標圧力よりも高くなった場合
に、冷凍サイクルの冷媒温度及び冷媒圧力の少なくとも
いずれか一方の制御速度を変更する構成としてもよく、
この場合においても、圧縮機の吐出量の制御と膨張装置
の弁開度の制御とが互いに影響を及ぼし合う状態を低
減、又は、避けることができ、適切なサイクル制御の継
続が可能となる。
【0062】さらにまた、低圧ラインの圧力と高圧ライ
ンの圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも低くな
った場合、又は、低圧ラインの圧力と高圧ラインの圧力
とがそれぞれの対応する目標圧力よりも高くなった場合
に、可変容量圧縮機の吐出量が高圧ラインの圧力を目標
圧力とすべく外部からの制御信号によって可変する制御
に切り替えられたり、膨張装置の弁開度が低圧ラインの
圧力を目標圧力とすべく外部からの制御信号によって可
変する制御に切り替えられる構成とすれば、高まろうと
する圧力を低め、あるいは、低くなろうとする圧力を高
めることが可能となり、サイクル制御の暴走を避けるこ
とができ、適切なサイクル制御の継続が可能となる。
【0063】低圧ラインの圧力と高圧ラインの圧力とが
それぞれの対応する目標圧力よりも低くなった場合、又
は、それぞれの対応する目標圧力よりも高くなった場合
に行われる条件のもとに行われる上述の各制御は、蒸発
器の出口側での過熱度が検出された場合や、蒸発器を通
過した空気温度に変化が生じた場合に行うようにしても
よく、このような構成とした場合においても、サイクル
制御の暴走を避けることができ、適切なサイクル制御の
継続が可能となる。
【0064】また、特に冷凍サイクルが起動時において
は、サイクルの正確な状態を知りえないことから、サイ
クル起動時においては、膨張弁を所定の弁開度に固定し
たまま、可変容量圧縮機の吐出量を制御する構成とすれ
ば、サイクルが起動した直後に制御の暴走が生じること
を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明にかかる冷凍サイクルの構成例
を示す図である。
【図2】図2は、図1のコントロールユニットによる制
御をしめすフローチャートである。
【図3】図3は、圧縮機の吐出量と膨張弁の弁開度との
制御速度を説明する特性線図である。
【図4】図4は、膨張弁の制御方式を切り替える場合を
説明する図である。
【図5】図5は、圧縮機の制御方式を切り替える場合を
説明する図である。
【図6】図6は、冷凍サイクルに対する外乱の一例を示
すフローチャートである。
【図7】図7は、従来の冷凍サイクルの運転状態を説明
する図である。
【符号の説明】
1 冷凍サイクル 2 圧縮機 3 放熱器 5 膨張弁 6 蒸発器 8 高圧ライン 9 低圧ライン 11 第1の圧力センサ 12 温度センサ 13 第2の圧力センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F24F 11/02 102 F24F 11/02 102F (72)発明者 鈴木 伸彦 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセルヴァレオクライメート コントロール内 (72)発明者 河村 裕司 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセルヴァレオクライメート コントロール内 (72)発明者 高野 明彦 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセルヴァレオクライメート コントロール内 (72)発明者 飯島 健次 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセルヴァレオクライメート コントロール内 (72)発明者 林 栄 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセルヴァレオクライメート コントロール内 Fターム(参考) 3L060 AA02 CC16 DD02 EE02 EE09

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低圧ラインの圧力を目標圧力とすべく外
    部からの制御信号により吐出量を可変させる外部制御式
    の可変容量圧縮機と、 前記可変容量圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器
    と、 高圧ラインの圧力を目標圧力とすべく外部からの制御信
    号により弁開度が可変されて前記放熱器で冷却された冷
    媒を前記弁開度に応じて減圧する膨張装置と、 前記膨張装置によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発
    器とを具備し、 前記高圧ライン上の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える
    圧力となり得る冷凍サイクルにおいて、 前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの圧力とがそれ
    ぞれの対応する前記目標圧力よりも低くなった場合、又
    は、前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの圧力とが
    それぞれの対応する前記目標圧力よりも高くなった場合
    に、前記可変容量圧縮機の吐出量及び前記膨張装置の弁
    開度のいずれか一方を固定する手段を設けたことを特徴
    とする冷凍サイクル。
  2. 【請求項2】 低圧ラインの圧力を目標圧力とすべく外
    部からの制御信号により吐出量を可変させる外部制御式
    の可変容量圧縮機と、 前記可変容量圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器
    と、 高圧ラインの圧力を目標圧力とすべく外部からの制御信
    号により弁開度が可変されて前記放熱器で冷却された冷
    媒を前記弁開度に応じて減圧する膨張装置と、 前記膨張装置によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発
    器とを具備し、 前記高圧ライン上の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える
    圧力となり得る冷凍サイクルにおいて、 前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの圧力とがそれ
    ぞれの対応する前記目標圧力よりも低くなった場合、又
    は、前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの圧力とが
    それぞれの対応する前記目標圧力よりも高くなった場合
    に、前記可変容量圧縮機の吐出量及び前記膨張装置の弁
    開度の少なくとも一方の制御速度を変更する手段を設け
    たことを特徴とする冷凍サイクル。
  3. 【請求項3】 前記低圧ラインの圧力と前記高圧ライン
    の圧力とがそれぞれの対応する前記目標圧力よりも低く
    なった場合、又は、前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラ
    インの圧力とがそれぞれの対応する前記目標圧力よりも
    高くなった場合に、前記可変容量圧縮機の吐出量及び前
    記膨張装置の弁開度のいずれか一方をさらに所定時間固
    定することを特徴とする請求項2記載の冷凍サイクル。
  4. 【請求項4】 低圧ラインの圧力を目標圧力とすべく外
    部からの制御信号により吐出量を可変させる外部制御式
    の可変容量圧縮機と、 前記可変容量圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器
    と、 高圧ラインの圧力を目標圧力とすべく外部からの制御信
    号により弁開度が可変されて前記放熱器で冷却された冷
    媒を前記弁開度に応じて減圧する膨張装置と、 前記膨張装置によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発
    器とを具備し、 前記高圧ライン上の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える
    圧力となり得る冷凍サイクルにおいて、 前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの圧力とがそれ
    ぞれの対応する前記目標圧力よりも低くなった場合、又
    は、前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの圧力とが
    それぞれの対応する前記目標圧力よりも高くなった場合
    に、前記冷凍サイクルの冷媒温度及び冷媒圧力の少なく
    とも一方の制御速度を変更する手段を設けたことを特徴
    とする冷凍サイクル。
  5. 【請求項5】 低圧ラインの圧力を目標圧力とすべく外
    部からの制御信号により吐出量を可変させる外部制御式
    の可変容量圧縮機と、 前記可変容量圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器
    と、 高圧ラインの圧力を目標圧力とすべく外部からの制御信
    号により弁開度が可変されて前記放熱器で冷却された冷
    媒を前記弁開度に応じて減圧する膨張装置と、 前記膨張装置によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発
    器とを具備し、 前記高圧ライン上の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える
    圧力となり得る冷凍サイクルにおいて、 前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの圧力とがそれ
    ぞれの対応する前記目標圧力よりも低くなった場合、又
    は、前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの圧力とが
    それぞれの対応する前記目標圧力よりも高くなった場合
    に、前記可変容量圧縮機が前記高圧ラインの圧力を目標
    圧力とすべく外部からの制御信号によって吐出量を可変
    する制御に切り替えられることを特徴とする冷凍サイク
    ル。
  6. 【請求項6】 低圧ラインの圧力を目標圧力とすべく外
    部からの制御信号により吐出量を可変させる外部制御式
    の可変容量圧縮機と、 前記可変容量圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器
    と、 高圧ラインの圧力を目標圧力とすべく外部からの制御信
    号により弁開度が可変されて前記放熱器で冷却された冷
    媒を前記弁開度に応じて減圧する膨張装置と、 前記膨張装置によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発
    器とを具備し、 前記高圧ライン上の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える
    圧力となり得る冷凍サイクルにおいて、 前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの圧力とがそれ
    ぞれの対応する前記目標圧力よりも低くなった場合、又
    は、前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの圧力とが
    それぞれの対応する前記目標圧力よりも高くなった場合
    に、前記膨張装置が前記低圧ラインの圧力を前記低圧ラ
    インの目標圧力とすべく外部からの制御信号によって弁
    開度を可変する制御に切り替えられることを特徴とする
    冷凍サイクル。
  7. 【請求項7】 低圧ラインの圧力を目標圧力とすべく外
    部からの制御信号により吐出量を可変させる外部制御式
    の可変容量圧縮機と、 前記可変容量圧縮機で圧縮された冷媒を冷却する放熱器
    と、 高圧ラインの圧力を目標圧力とすべく外部からの制御信
    号により弁開度が可変されて前記放熱器で冷却された冷
    媒を前記弁開度に応じて減圧する膨張装置と、 前記膨張装置によって減圧された冷媒を蒸発させる蒸発
    器とを具備し、 前記高圧ライン上の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超える
    圧力となり得る冷凍サイクルにおいて、 サイクル起動時において、前記膨張弁を所定の弁開度に
    固定したまま、前記可変容量圧縮機の吐出量を制御する
    ようにしたことを特徴とする冷凍サイクル。
  8. 【請求項8】前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの
    圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも低くなった
    場合、又は、前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの
    圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも高くなった
    場合に代えて、前記蒸発器のを出口側において所定値以
    上の過熱度が検出された場合とする請求項1〜6のいず
    れかに記載の冷凍サイクル。
  9. 【請求項9】前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの
    圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも低くなった
    場合、又は、前記低圧ラインの圧力と前記高圧ラインの
    圧力とがそれぞれの対応する目標圧力よりも高くなった
    場合の条件に代えて、前記蒸発器のを通過した空気温度
    に変化が生じた場合とする請求項1〜6のいずれかに記
    載の冷凍サイクル。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1367344A2 (en) * 2002-05-30 2003-12-03 Praxair Technology, Inc. Method for operating a transcritical refrigeration system
JP2009138998A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Kobe Steel Ltd 冷凍装置
FR2928445A1 (fr) * 2008-03-06 2009-09-11 Valeo Systemes Thermiques Methode de commande d'un organe de detente que comprend une boucle de climatisation d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un vehicule
CN102478335A (zh) * 2010-11-24 2012-05-30 珠海格力电器股份有限公司 制冷机组的压力控制方法及装置、制冷系统
WO2024009860A1 (ja) * 2022-07-05 2024-01-11 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1367344A2 (en) * 2002-05-30 2003-12-03 Praxair Technology, Inc. Method for operating a transcritical refrigeration system
EP1367344A3 (en) * 2002-05-30 2004-01-02 Praxair Technology, Inc. Method for operating a transcritical refrigeration system
JP2009138998A (ja) * 2007-12-05 2009-06-25 Kobe Steel Ltd 冷凍装置
JP4608537B2 (ja) * 2007-12-05 2011-01-12 株式会社神戸製鋼所 冷凍装置
FR2928445A1 (fr) * 2008-03-06 2009-09-11 Valeo Systemes Thermiques Methode de commande d'un organe de detente que comprend une boucle de climatisation d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un vehicule
CN102478335A (zh) * 2010-11-24 2012-05-30 珠海格力电器股份有限公司 制冷机组的压力控制方法及装置、制冷系统
WO2024009860A1 (ja) * 2022-07-05 2024-01-11 株式会社デンソー 冷凍サイクル装置

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