JP2002144860A - Vehicular air conditioner - Google Patents
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- 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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- 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
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、閉回路において、
高サイドにおいては超臨界条件下で作動される冷媒（特
にＣＯ2 冷媒）を利用する車両用空気調和装置に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a closed circuit,
The present invention relates to an air conditioner for a vehicle using a refrigerant (particularly, a CO 2 refrigerant) operated under supercritical conditions on the high side.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、地球環境の保全に対する関心が高
まっているが、車両用空調装置の冷媒として従来用いら
れているＲ１３４ａといった代替フロンは、地球温暖化
に対して影響を与えることが懸念されている。このた
め、このような代替フロン冷媒等に代わる物質として、
元来自然界に存在する物質、いわゆる自然冷媒を用いた
車両用空調装置の研究が行われている。このような自然
冷媒の候補として、二酸化炭素（ＣＯ2 ）が注目されて
いる。このＣＯ2 は、地球温暖化に対する寄与が代替フ
ロンよりもはるかに小さいだけでなく、可燃性がないう
え、基本的には人体に無害である。2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing interest in preserving the global environment. However, there is a concern that an alternative chlorofluorocarbon, such as R134a, which has been conventionally used as a refrigerant for a vehicle air conditioner, will affect global warming. ing. For this reason, as a substitute for such alternative CFC refrigerants,
2. Description of the Related Art Research has been conducted on a vehicle air conditioner using a substance originally existing in the natural world, a so-called natural refrigerant. As a candidate for such a natural refrigerant, carbon dioxide (CO 2 ) has attracted attention. This CO 2 not only contributes significantly less to global warming than CFC alternatives, is not flammable, and is basically harmless to the human body.
【０００３】このような背景から、二酸化炭素を使用し
た蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、ＣＯ2 冷凍サイクル
と略す）が提案されており、このサイクルについて図５
を用いて説明する。ＣＯ2 冷凍サイクルの作動は、ま
ず、図５（ＣＯ2 モリエル線図）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ
で示されるように、圧縮機で気相状態のＣＯ2 を圧縮し
（Ａ−Ｂ）、この高温圧縮の気相状態のＣＯ2 を放熱器
（ガスクーラ）にて冷却する（Ｂ−Ｃ）。そして、減圧
器（絞り装置）により減圧して（Ｃ−Ｄ）、気液相状態
となったＣＯ2 を冷却器（エバポレータ）で蒸発させて
（Ｄ−Ａ）、蒸発潜熱を空気等の外部流体から奪って外
部流体を冷却する。[0003] From such a background, a vapor compression refrigeration cycle using carbon dioxide (hereinafter abbreviated as a CO 2 refrigeration cycle) has been proposed.
This will be described with reference to FIG. First, the operation of the CO 2 refrigeration cycle is performed by ABCDA of FIG. 5 (CO 2 Mollier diagram).
As shown in (1), CO 2 in the gas phase is compressed by the compressor (A-B), and the CO 2 in the gas phase in the high-temperature compression is cooled by a radiator (gas cooler) (BC). Then, the pressure is reduced by a pressure reducer (throttle device) (CD), and the CO 2 in a gas-liquid phase is evaporated by a cooler (evaporator) (DA), and the latent heat of evaporation is reduced to outside air such as air. Cools external fluid by depriving it of fluid.
【０００４】しかしながら、ＣＯ2 の臨界温度は約３１
℃と従来の冷媒であるフロンの臨界温度と比べて低いの
で、夏場等外気温の高いときには、放熱器側でのＣＯ2
の温度がＣＯ2 の臨界点温度よりも高くなってしまう。
つまり、放熱器出口側においてＣＯ2 は凝縮しない（線
分ＢＣが飽和液線ＳＬと交差しない）。また、放熱器出
口側（Ｃ点）の状態は、圧縮機の吐出圧力と放熱器出口
側でのＣＯ2 温度によって決定され、放熱器出口側での
ＣＯ2 温度は放熱器の放熱能力と外気温度（制御不可）
とによって決定するので、放熱器出口での温度は、実質
的には制御することができない。従って、放熱器出口側
（Ｃ点）の状態は、圧縮機の吐出圧力（放熱器出口側圧
力）を制御することによって制御可能となる。つまり、
夏場等外気温の高いときには、十分な冷却能力（エンタ
ルピ差）を確保するためには、モリエル線図にＥ−Ｆ−
Ｇ−Ｈ−Ｅで示されるように、放熱器出口側圧力を高く
する必要がある。そのために、圧縮機の運転圧力は、従
来のフロンを用いた冷凍サイクルに比べて高くする必要
がある。[0004] However, the critical temperature of CO 2 is about 31
Since ℃ and lower than the critical temperature of Freon, which is a conventional refrigerant, when high summer like outside air temperature, CO 2 at the radiator side
Is higher than the critical point temperature of CO 2 .
That is, CO 2 does not condense on the radiator outlet side (the line segment BC does not cross the saturated liquid line SL). The state of the radiator outlet side (C point), the discharge pressure of the compressor is determined by the CO 2 temperature at the radiator outlet side, CO 2 temperature at the radiator outlet side is a heat radiation capacity of the radiator outside air Temperature (uncontrollable)
And the temperature at the radiator outlet cannot be substantially controlled. Therefore, the state of the radiator outlet side (point C) can be controlled by controlling the compressor discharge pressure (radiator outlet side pressure). That is,
When the outside air temperature is high, such as in summer, in order to secure a sufficient cooling capacity (enthalpy difference), the EF-
As shown by GHE, it is necessary to increase the pressure on the radiator outlet side. Therefore, the operating pressure of the compressor needs to be higher than that of a conventional refrigeration cycle using chlorofluorocarbon.
【０００５】車両用空調装置を例にすると、前記圧縮機
の運転圧力は、従来のＲ１３４（フロン）では３ｋｇ／
ｃｍ2 程度であるのに対して、ＣＯ2 では４０ｋｇ／ｃ
ｍ2程度と高くなり、また、運転停止圧力は、Ｒ１３４
（フロン）では１５ｋｇ／ｃｍ2 程度であるのに対し
て、ＣＯ2 では１００ｋｇ／ｃｍ2 程度と高くなる。[0005] Taking the air conditioner for a vehicle as an example, the operating pressure of the compressor is 3 kg / F with a conventional R134 (Freon).
cm 2 , whereas CO 2 is 40 kg / c
as high as m 2 approximately, also shutdown pressure, R134
(Freon) is about 15 kg / cm 2 , whereas CO 2 is as high as about 100 kg / cm 2 .
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ここで、圧縮機１の圧
縮成績ＣＯＰは、ＣＯＰ＝ΔＩ／ΔＬで求めることがで
きる。上記のように冷凍能力を増加させるためには、ガ
スクーラの出口側圧力を高くしてＣＯＰを増加させる必
要がある。しかし、ガスクーラの出口側圧力を高くする
と圧縮機の吐出圧力が高くなるため、圧縮仕事ΔＬが増
加する。したがって、ΔＩの増加量より圧縮仕事ΔＬの
増加量が大きい場合には、ＣＯ2 サイクルの成績係数Ｃ
ＯＰが悪化する。図４に、ガスクーラ２の出口側圧力と
ＣＯＰとの関係を示した。図からわかるように、ただ単
に圧力を上げればよいのではなく、ＣＯＰがピークとな
る所定圧力で運転させる必要があることがわかる。しか
しながら、このＣＯＰのピークはガスクーラの出口温度
が高くなるほど高圧側に移動するため、温度の変動によ
りＣＯＰのピークと冷媒圧力とがずれてしまい、圧縮効
率が低下するという問題があった。Here, the compression result COP of the compressor 1 can be obtained by COP = ΔI / ΔL. In order to increase the refrigeration capacity as described above, it is necessary to increase the pressure on the outlet side of the gas cooler to increase the COP. However, when the outlet pressure of the gas cooler is increased, the discharge pressure of the compressor is increased, so that the compression work ΔL is increased. Therefore, when the increase in the compression work ΔL is larger than the increase in ΔI, the coefficient of performance C 2
OP worsens. FIG. 4 shows the relationship between the outlet pressure of the gas cooler 2 and the COP. As can be seen from the figure, it is understood that it is not necessary to simply increase the pressure, but to operate at a predetermined pressure at which the COP reaches a peak. However, since the COP peak moves to the high pressure side as the outlet temperature of the gas cooler increases, there has been a problem that the COP peak and the refrigerant pressure are shifted due to temperature fluctuation, and the compression efficiency is reduced.
【０００７】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、圧縮効率を向上させることができる車両用空気調
和装置を提供することにある。[0007] The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner capable of improving compression efficiency.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、配管により直列連結された圧縮機、放熱器および蒸
発器を備え、前記蒸発器に流入する冷媒の圧力を調整す
る圧力制御弁が設けられた車両用空気調和装置におい
て、放熱器の出口側冷媒温度を検出する温度検出手段
と、該温度検出手段の出力に基づいて前記圧縮機の圧縮
成績が最大となる冷媒の圧力設定値を算出するととも
に、冷媒圧力が前記圧力設定値となるように前記圧力制
御弁を制御する制御装置とを備えていることを特徴とす
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a pressure control valve comprising a compressor, a radiator, and an evaporator connected in series by a pipe, and adjusting a pressure of a refrigerant flowing into the evaporator. In the vehicle air conditioner provided with, a temperature detecting means for detecting a refrigerant temperature on the outlet side of the radiator, and a pressure setting value of the refrigerant which maximizes the compression result of the compressor based on the output of the temperature detecting means. And a controller that controls the pressure control valve so that the refrigerant pressure becomes the pressure set value.
【０００９】この車両用空気調和装置においては、温度
検出手段により冷媒の温度を検出するため、確実に圧縮
成績最大（ＣＯＰのピーク）における運転を実現するこ
とができる。In this air conditioner for a vehicle, the temperature of the refrigerant is detected by the temperature detecting means, so that the operation at the maximum compression result (COP peak) can be reliably realized.
【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の車両用空気調和装置において、前記制御装置は、一定
時間毎に、前記温度検出手段の検出出力に基づいて前記
圧力設定値を算出することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the vehicle air conditioner according to the first aspect, the control device changes the pressure set value at regular time intervals based on a detection output of the temperature detection means. It is characterized in that it is calculated.
【００１１】放熱器の出口側冷媒温度は逐次変化するた
め、このように一定時間毎に温度を検出し、逐次圧力設
定値を算出することで、常にＣＯＰピークにおける運転
を行うことができる。Since the outlet-side refrigerant temperature of the radiator changes successively, the operation at the COP peak can be always performed by detecting the temperature at regular time intervals and sequentially calculating the pressure set value.
【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の車両用空気調和装置において、前記制御装置
は、前記放熱器の出口温度の積算平均値を算出し、該積
算平均値に基づいて、前記圧力制御弁を制御することを
特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the vehicle air conditioner according to the first or second aspect, the control device calculates an integrated average value of the outlet temperature of the radiator, and calculates the integrated average value. The pressure control valve is controlled based on the following.
【００１３】この車両用空気調和装置では、温度変化の
乱れが平均化されるため、圧力制御弁を安定して制御す
ることができる。In this vehicle air conditioner, the disturbance in temperature change is averaged, so that the pressure control valve can be controlled stably.
【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項１から３
のいずれかに記載の車両用空気調和装置において、前記
圧力制御弁により調節された冷媒の実圧力を検出する圧
力検出手段を備え、前記制御装置は、前記実圧力と前記
圧力設定値との差に基づいて、前記圧力制御弁を制御す
ることを特徴とする。[0014] The invention according to claim 4 is the invention according to claims 1 to 3.
The air conditioner for a vehicle according to any one of the above, further comprising a pressure detecting means for detecting the actual pressure of the refrigerant adjusted by the pressure control valve, the control device, the difference between the actual pressure and the pressure set value The pressure control valve is controlled based on the following.
【００１５】この車両用空気調和装置では、実際の冷媒
圧力が制御装置にフィードバック入力されるため、圧力
制御の正確性を向上させることができる。In this vehicle air conditioner, since the actual refrigerant pressure is fed back to the control device, the accuracy of the pressure control can be improved.
【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１から４
いずれかに記載の車両用空気調和装置において、フィー
ドバック制御として、前記実圧力と前記圧力設定値との
差に基づいて算出される前記圧力制御弁の弁開度の増減
量と、フィードフォワード制御として、前記圧縮機の回
転数の増減に基づいて冷媒圧力の増減を予測し、この予
測値に基づいて算出される前記圧力制御弁の弁開度の増
減量とのうち、少なくともいずれか一方によって、前記
圧力制御弁を制御するように構成されていることを特徴
とする。[0016] The invention according to claim 5 provides the invention according to claims 1 to 4.
In the air conditioner for a vehicle according to any one of the above, as feedback control, the amount of increase or decrease of the valve opening degree of the pressure control valve calculated based on the difference between the actual pressure and the pressure set value, and as feedforward control Predicting an increase or decrease in refrigerant pressure based on an increase or decrease in the number of revolutions of the compressor, and at least one of an increase and decrease in the valve opening of the pressure control valve calculated based on the predicted value, The pressure control valve is configured to be controlled.
【００１７】この車両用空気調和装置においては、例え
ば通常はフィードバック制御により求められた増減量に
基づいて圧力制御弁を制御し、圧縮機回転数が急増・急
減した場合にはフィードフォワード制御により求められ
た増減量に基づいて圧力制御弁を制御することにより、
装置の保護などを行うことができる。フィードフォワー
ド制御は、具体的には、制御装置が圧縮機回転数の急増
・急減を検知し、その増減量から放熱器の出口側冷媒圧
力（ＨＰ）上昇・低下を予測する。そして、このＨＰ予
測値に対応して圧力制御弁の弁開度増減量を算出するよ
うにすることができる。なお、圧縮機回転数が急増した
ことは、直接圧縮機（エンジン）回転数を監視しておく
ことにより検出してもよいし、車速を監視しておくこと
で間接的に検出してもよい。さらには、これらを組み合
わせてもよい。また、フィードバック制御による増減量
とフィードフォワード制御による増減量とは、上記の例
に限らず、状況に応じて適宜選択・組み合わせて使用す
ることができる。In this vehicle air conditioner, for example, the pressure control valve is usually controlled based on the amount of increase or decrease obtained by feedback control, and when the compressor speed rapidly increases or decreases, it is obtained by feedforward control. By controlling the pressure control valve based on the increase / decrease amount obtained,
The protection of the device can be performed. Specifically, in the feedforward control, the control device detects a sudden increase or decrease in the number of revolutions of the compressor, and predicts an increase or decrease in the outlet-side refrigerant pressure (HP) of the radiator based on the increase or decrease. Then, the amount of increase or decrease in the valve opening of the pressure control valve can be calculated in accordance with the predicted HP value. The rapid increase in the compressor speed may be detected by directly monitoring the compressor (engine) speed, or may be indirectly detected by monitoring the vehicle speed. . Further, these may be combined. Further, the increase / decrease amount by the feedback control and the increase / decrease amount by the feedforward control are not limited to the above example, and can be appropriately selected and combined according to the situation.
【００１８】請求項６に記載の発明は、請求項１から５
のいずれかに記載の車両用空気調和装置において、前記
制御装置は、前記圧縮機の回転数が急変した場合に、前
記放熱器の出口側冷媒温度によらずに前記圧力制御弁を
制御するように構成されていることを特徴とする。The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1 to 5
In the vehicle air conditioner according to any one of the above, the control device may control the pressure control valve regardless of the outlet-side refrigerant temperature of the radiator when the rotation speed of the compressor changes suddenly. It is characterized by comprising.
【００１９】圧縮機回転数が急増すると、ＨＰも急激に
上昇する。ＨＰが所定値以上になると空調装置が停止し
たり、場合によってはリリーフ弁からガスを大気に逃が
す等の保護が働くため、ＨＰの急増は好ましくない。本
発明においては、出口側冷媒温度によらず、予め圧力制
御弁の開度を変えることにより、ＨＰが所定以上となる
ことを防止する。When the rotational speed of the compressor rapidly increases, the HP also rapidly increases. When the HP exceeds a predetermined value, the air conditioner stops, and in some cases, protection such as releasing gas from the relief valve to the atmosphere is performed. Therefore, a rapid increase in HP is not preferable. In the present invention, the opening degree of the pressure control valve is changed in advance irrespective of the outlet-side refrigerant temperature, thereby preventing the HP from exceeding a predetermined value.
【００２０】請求項７に記載の発明は、請求項１から６
のいずれかに記載の車両用空気調和装置において、前記
制御装置は、放熱器の出口温度に加えて、車速または圧
縮機の回転速度に基づいて前記圧力設定値を算出するこ
とを特徴とする。[0020] The invention according to claim 7 provides the invention according to claims 1 to 6.
Wherein the control device calculates the pressure set value based on a vehicle speed or a rotation speed of a compressor in addition to an outlet temperature of the radiator.
【００２１】この車両用空気調和装置においては、冷媒
温度だけでなく、車速（車輌速度）に基づき、より正確
に冷媒圧力を制御することができる。In the vehicle air conditioner, the refrigerant pressure can be more accurately controlled based on not only the refrigerant temperature but also the vehicle speed (vehicle speed).
【００２２】請求項８に記載の発明は、請求項１から７
いずれかに記載の車両用空気調和装置において、前記制
御装置は、空気調和装置の起動時または車輌のクラッチ
オン時から一定時間経過後に前記制御を開始するように
構成されていることを特徴とする。[0022] The invention described in claim 8 is the invention according to claims 1 to 7.
The air conditioner for a vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device is configured to start the control after a lapse of a predetermined time from the start of the air conditioner or from the clutch on of the vehicle. .
【００２３】この車両用空気調和装置では、起動時、ク
ラッチオン時など、過渡的な場合には別途の制御を行
い、一定時間経過後に、上記請求項１から６のいずれか
の制御を開始する。In the vehicle air conditioner, a separate control is performed in a transient state such as at the time of starting or at the time of clutch on, and after a lapse of a predetermined time, the control according to any one of claims 1 to 6 is started. .
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超臨界蒸気圧
縮サイクルの一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示す超臨界蒸気圧縮サイクルは、車両用空調装置
に適用されるＣＯ2 冷凍サイクルであり、図中の符号１
は気相状態のＣＯ2 を圧縮する圧縮機である。圧縮機１
は、図示しない駆動源（たとえば内燃機関エンジン等）
から駆動力を得て駆動する。符号２は圧縮機１で圧縮さ
れたＣＯ2 を外気等との間で熱交換して冷却するガスク
ーラ（放熱器）であり、符号３はガスクーラ２出口側の
配管に設けられた圧力制御弁である。この圧力制御弁３
は、ガスクーラ２出口側に設けられた温度センサ１１に
より検知されたＣＯ2 温度（冷媒温度）に応じて制御装
置２０によって制御されることで、ガスクーラ２の出口
側冷媒圧力（以下、ＨＰと呼ぶ。）を調節するようにな
っている。なお、圧力制御弁３は高圧力を制御するとと
もに減圧器を兼ねたものであり、ＣＯ2 冷媒は、この圧
力制御弁３により減圧されて低温低圧の気液２相状態の
ＣＯ2 となる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a supercritical vapor compression cycle according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
The supercritical vapor compression cycle shown in FIG. 1 is a CO 2 refrigeration cycle applied to a vehicle air conditioner.
Is a compressor for compressing CO 2 in a gaseous state. Compressor 1
Indicates a drive source (not shown) (for example, an internal combustion engine)
To obtain the driving force from the motor. Reference numeral 2 denotes a gas cooler (radiator) that exchanges heat between the CO 2 compressed by the compressor 1 and the outside air or the like to cool the CO 2 , and reference numeral 3 denotes a pressure control valve provided on a pipe on an outlet side of the gas cooler 2. is there. This pressure control valve 3
Is controlled by the controller 20 in accordance with the CO 2 temperature (refrigerant temperature) detected by the temperature sensor 11 provided on the outlet side of the gas cooler 2, so that the outlet side refrigerant pressure of the gas cooler 2 (hereinafter referred to as HP) )). The pressure control valve 3 controls high pressure and also functions as a decompressor, and the CO 2 refrigerant is reduced in pressure by the pressure control valve 3 to become low-temperature low-pressure CO 2 in a gas-liquid two-phase state.
【００２５】図中の符号４は、車室内の空気冷却手段
（冷却器）として機能するエバポレータ（蒸発器）で、
気液２相状態のＣＯ2 はエバポレータ４内で気化（蒸
発）する際に、車室内空気から蒸発潜熱を奪って車室内
空気を冷却する。また、符号８は圧縮機１から吐出され
た冷媒ガスよりミスト状の潤滑油を捕集するオイルセパ
レータであり、捕集された潤滑油は油戻し管９を通って
圧縮機１内に戻される。なお、油戻し管９により捕集し
た潤滑油を戻すのは、圧縮機１内又は圧縮機１の吸入管
となる。そして、圧縮機１、ガスクーラ２、圧力制御弁
３およびエバポレータ４は、それぞれが配管６によって
接続されて、閉回路（ＣＯ2 冷凍サイクル）を形成して
いる。Reference numeral 4 in the figure denotes an evaporator (evaporator) functioning as an air cooling means (cooler) in the passenger compartment.
When the CO 2 in the gas-liquid two-phase state is vaporized (evaporated) in the evaporator 4, the CO 2 takes the latent heat of evaporation from the air in the vehicle compartment to cool the air in the vehicle compartment. Reference numeral 8 denotes an oil separator that collects mist-like lubricating oil from the refrigerant gas discharged from the compressor 1. The collected lubricating oil is returned into the compressor 1 through an oil return pipe 9. . The lubricating oil collected by the oil return pipe 9 is returned to the inside of the compressor 1 or the suction pipe of the compressor 1. The compressor 1, the gas cooler 2, the pressure control valve 3, and the evaporator 4 are each connected by a pipe 6 to form a closed circuit (a CO 2 refrigeration cycle).
【００２６】次に、制御装置２０について詳細に説明す
る。図２に示した制御装置２０において、符号２１は、
温度センサ１１の出力および車速が入力され、ＣＯＰが
最大となるＨＰ設定値（圧力設定値）を算出する算出器
である。符号２２は、ＨＰ設定値と、実際のガスクーラ
出口圧力（実圧力）との差に基づいて圧力制御弁３の弁
開度の増減量を求めて圧力制御弁３を制御するコントロ
ーラである。そして、符号２３は、ガスクーラ出口圧力
値を検出する圧力検出器（圧力検出手段）であり、この
圧力検出器２３の出力がフィードバックされてＨＰ設定
値との間で差が求められて前記コントローラ２２に入力
されるようになっている。また、コントローラ２２には
フィードフォワード制御を行うために車速およびエンジ
ン回転数が入力されるようになっている。Next, the control device 20 will be described in detail. In the control device 20 shown in FIG.
This is a calculator that receives the output of the temperature sensor 11 and the vehicle speed and calculates an HP set value (pressure set value) at which the COP becomes maximum. Reference numeral 22 denotes a controller that controls the pressure control valve 3 by calculating the amount of increase or decrease of the valve opening of the pressure control valve 3 based on the difference between the HP set value and the actual gas cooler outlet pressure (actual pressure). Reference numeral 23 denotes a pressure detector (pressure detecting means) for detecting a gas cooler outlet pressure value. The output of the pressure detector 23 is fed back to determine a difference between the output value and the HP set value. To be entered. Further, the controller 22 is input with a vehicle speed and an engine speed in order to perform feedforward control.
【００２７】コントローラ２２は、前記実圧力と前記Ｈ
Ｐ設定値との差に基づいたフィードバック制御と、車速
の増減に基づいたフィードフォワード制御とを行うこと
ができるようになっている。フィードバック制御時に
は、上記のように実圧力とＨＰ設定値との差から圧力制
御弁３の弁開度の増減量を算出する。フィードフォワー
ド制御時には、圧縮機１の回転数増減量から、ＨＰの増
減を予め予測する。そして、この予測に基づき、ＨＰが
所定値以上（以下）とならないような圧力制御弁３の弁
開度の増減量を算出する。通常はフィードバック制御を
行っているが、車速の急増減時にはフィードフォワード
制御を行うようになっている。The controller 22 controls the actual pressure and the H
Feedback control based on the difference from the P set value and feedforward control based on an increase or decrease in the vehicle speed can be performed. At the time of the feedback control, the amount of increase or decrease of the valve opening of the pressure control valve 3 is calculated from the difference between the actual pressure and the HP set value as described above. At the time of feedforward control, an increase or decrease in HP is predicted in advance from an increase or decrease in the number of revolutions of the compressor 1. Then, based on this prediction, the amount of increase or decrease of the valve opening of the pressure control valve 3 is calculated so that the HP does not become equal to or more than a predetermined value (or less). Normally, feedback control is performed, but feed-forward control is performed when the vehicle speed suddenly increases or decreases.
【００２８】次に、上記制御装置の具体的動作について
説明する。算出器２１は、一定時間毎にガスクーラ出口
温度を検出しており、さらに、その積算平均値を求めて
いる。算出器２１は、図３に示すＨＰとガスクーラ出口
温度を関係づけるデータを記憶している。図３の一つの
曲線は、図４に示したＣＯＰ−ＨＰの対応を示すグラフ
において、ＣＯＰが最大となるＨＰの値と、ガスクーラ
２の出口温度との関係を示している。そして、複数の車
速に対応し、複数の上記データ（曲線）を記憶してい
る。Next, the specific operation of the control device will be described. The calculator 21 detects the gas cooler outlet temperature at regular intervals, and further calculates the integrated average value. The calculator 21 stores data that associates the HP shown in FIG. 3 with the gas cooler outlet temperature. One curve in FIG. 3 shows the relationship between the value of the HP at which the COP is maximum and the outlet temperature of the gas cooler 2 in the graph showing the correspondence between COP and HP shown in FIG. A plurality of data (curves) are stored corresponding to a plurality of vehicle speeds.
【００２９】このデータを用い、ガスクーラ２の出口温
度の積算平均値及び車速から、ＨＰ設定値を求める。す
なわち、車速がＢの場合、ガスクーラ２の出口温度の積
算平均値がＴａのときは、ＨＰ設定値はＰａとなり、積
算平均値がＴｂのときは、ＨＰ設定値はＰｂとなる。車
速に応じて、車速Ａ、Ｃに対応する曲線を用いる。例え
ば、車速Ａのときは出口温度Ｔａに対応するＨＰ設定値
はＰａ’となる。コントローラ２２では、ＨＰ設定値
と、実際のＨＰの値（実圧力）との差に基づいて弁開度
の増減量を算出し、実圧力がＨＰ設定値となるように圧
力制御弁３を開閉制御する。Using this data, the HP set value is determined from the integrated average value of the outlet temperature of the gas cooler 2 and the vehicle speed. That is, when the vehicle speed is B, when the integrated average value of the outlet temperature of the gas cooler 2 is Ta, the HP set value is Pa, and when the integrated average value is Tb, the HP set value is Pb. Curves corresponding to vehicle speeds A and C are used according to the vehicle speed. For example, when the vehicle speed is A, the HP set value corresponding to the outlet temperature Ta is Pa ′. The controller 22 calculates the amount of increase or decrease of the valve opening based on the difference between the HP set value and the actual HP value (actual pressure), and opens and closes the pressure control valve 3 so that the actual pressure becomes the HP set value. Control.
【００３０】車速が急変した場合はフィードフォワード
制御を行う。具体的には、急加速・キックダウンなどに
より車速が急変した場合、コントローラ２２がエンジン
回転数の増減をすぐに検知し、圧縮機回転数が急増して
いないか確認する。圧縮機回転数が所定の増加分以上に
急変した場合、フィードフォワード制御を行う。すなわ
ち、前記圧縮機回転数の増加分からＨＰの変化量を予測
し、この予測値に対応した予め設定された弁開度となる
ように、弁開度の増減量を算出する。そして圧力制御弁
３を制御してＨＰが所定量以上に上昇（下降）しないよ
うにする。なお、空気調和装置のシステム起動時、クラ
ッチオン時などの過渡的な状態においては、上記制御の
代わりに別途の起動制御を一定時間行い、その後、運転
が安定した後に上記制御に切り替える。When the vehicle speed changes suddenly, feedforward control is performed. Specifically, when the vehicle speed suddenly changes due to sudden acceleration, kick down, or the like, the controller 22 immediately detects an increase or decrease in the engine speed and checks whether the compressor speed has increased rapidly. When the number of rotations of the compressor suddenly changes more than a predetermined increase, feedforward control is performed. That is, the amount of change in HP is predicted from the increase in the compressor rotational speed, and the amount of increase or decrease in the valve opening is calculated so as to have a preset valve opening corresponding to the predicted value. Then, the pressure control valve 3 is controlled so that the HP does not rise (fall) beyond a predetermined amount. In a transient state such as when the system of the air conditioner is started or when the clutch is on, a separate start-up control is performed for a certain period of time instead of the above-mentioned control, and then the control is switched to the above-mentioned control after the operation is stabilized.
【００３１】以上のように、ガスクーラ２の出口冷媒の
温度を直接検出して圧力制御を行うことで、確実にＣＯ
Ｐを最大状態として運転を行うことができる。したがっ
て、圧縮効率を向上させることができる。また、ＨＰが
急激に上昇して所定値以上になると、空調機が停止した
り、場合によってはリリーフ弁からガスを逃がさなけれ
ばならないという問題があった。本例では、上記のよう
にＨＰの急激な上昇・低下を防ぐことができるため、空
気調和装置の保護を行うことができる。As described above, by directly detecting the temperature of the refrigerant at the outlet of the gas cooler 2 and performing pressure control, the CO 2 can be reliably reduced.
The operation can be performed with P being in the maximum state. Therefore, the compression efficiency can be improved. Further, when the HP suddenly rises and becomes equal to or higher than a predetermined value, there is a problem that the air conditioner stops, and in some cases, gas must be released from the relief valve. In this example, since the rapid rise and fall of the HP can be prevented as described above, the air conditioner can be protected.
【００３２】なお、車速に代えて、圧縮機回転数を用い
てＨＰ設定値を算出器２１にて算出するようにしても良
い。また、算出器２１において、必ずしもガスクーラ出
口温度の積算平均値を算出する必要はなく、積算平均値
を求めずガスクーラの出口温度から直接ＨＰ設定値を逐
次求めても良い。さらにまた、算出器２１において車速
の変化を用いてＨＰ設定値を算出する必要は必ずしもな
く、ガスクーラ出口温度のみに基づいてＨＰ設定値を算
出しても良い。The HP setting value may be calculated by the calculator 21 using the compressor speed instead of the vehicle speed. Further, the calculator 21 does not necessarily need to calculate the integrated average value of the gas cooler outlet temperature, and the HP set value may be directly obtained sequentially from the gas cooler outlet temperature without obtaining the integrated average value. Furthermore, it is not necessary for the calculator 21 to calculate the HP set value using the change in the vehicle speed, and the HP set value may be calculated based only on the gas cooler outlet temperature.
【００３３】[0033]
【発明の効果】上述した本発明によれば、以下の効果を
得ることができる。請求項１に記載の発明によれば、温
度検出手段により冷媒の温度を検出するため、確実に圧
縮成績最大（ＣＯＰのピーク）における運転を実現する
ことができて圧縮効率を向上させることができる。According to the present invention described above, the following effects can be obtained. According to the first aspect of the present invention, since the temperature of the refrigerant is detected by the temperature detecting means, the operation at the maximum compression result (COP peak) can be reliably realized, and the compression efficiency can be improved. .
【００３４】請求項２に記載の発明によれば、一定時間
毎に逐次圧力制御弁を制御することで、常にＣＯＰピー
クにおける運転を行うことができる。請求項３に記載の
発明によれば、温度変化の乱れが解消されるため、圧力
制御弁を安定して制御することができる。請求項４に記
載の発明によれば、実際の冷媒圧力が制御装置にフィー
ドバック入力されるため、圧力制御の正確性を向上させ
ることができる。According to the second aspect of the present invention, the operation at the COP peak can be always performed by controlling the pressure control valve sequentially at regular time intervals. According to the third aspect of the present invention, since the disturbance of the temperature change is eliminated, the pressure control valve can be controlled stably. According to the fourth aspect of the invention, since the actual refrigerant pressure is fed back to the control device, the accuracy of the pressure control can be improved.
【００３５】請求項５に記載の発明によれば、フィード
バック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせて
運転することができる。請求項６に記載の発明によれ
ば、冷媒圧力の急激な上昇・低下を防ぐことができるた
め、空気調和装置を保護することができる。請求項７に
記載の発明によれば、冷媒温度だけでなく、車速（車輌
速度）に基づき、より正確に冷媒圧力を制御することが
できる。請求項８に記載の発明によれば、過渡的な場合
には別途の制御を行うことにより、冷媒圧力の制御を適
切に行うことができる。According to the fifth aspect of the present invention, the operation can be performed by combining the feedback control and the feedforward control. According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to prevent a rapid rise and fall of the refrigerant pressure, and thus it is possible to protect the air conditioner. According to the invention described in claim 7, the refrigerant pressure can be controlled more accurately based on not only the refrigerant temperature but also the vehicle speed (vehicle speed). According to the eighth aspect of the present invention, the control of the refrigerant pressure can be appropriately performed by performing a separate control in a transient case.
【図１】 本発明に係る冷凍サイクルの一実施形態とし
て示した空気調和装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an air conditioner shown as one embodiment of a refrigeration cycle according to the present invention.
【図２】 同空気調和装置の制御装置を示すブロック図
である。FIG. 2 is a block diagram showing a control device of the air conditioner.
【図３】 ガスクーラ出口側冷媒温度、ＨＰ、および車
速の関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a gas cooler outlet side refrigerant temperature, an HP, and a vehicle speed.
【図４】 ＨＰ、ＣＯＰ、およびガスクーラ出口側冷媒
温度の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between HP, COP, and a gas cooler outlet side refrigerant temperature.
【図５】 ＣＯ2 のモリエル線図である。FIG. 5 is a Mollier diagram of CO 2 .
１ 圧縮機 ２ ガスクーラ（放熱器） ３ 圧力制御弁 ４ エバポレータ（蒸発器） １１ 温度センサ（温度検出手段） ２０ 制御装置 ２３ 圧力検出器（圧力検出手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Gas cooler (radiator) 3 Pressure control valve 4 Evaporator (evaporator) 11 Temperature sensor (temperature detecting means) 20 Controller 23 Pressure detector (pressure detecting means)
Claims (8)
器および蒸発器を備え、前記蒸発器に流入する冷媒の圧
力を調整する圧力制御弁が設けられた車両用空気調和装
置において、 前記放熱器の出口側冷媒温度を検出する温度検出手段
と、該温度検出手段の出力に基づいて前記圧縮機の圧縮
成績が最大となる冷媒の圧力設定値を算出するととも
に、冷媒圧力が前記圧力設定値となるように前記圧力制
御弁を制御する制御装置とを備えていることを特徴とす
る車両用空気調和装置。1. A vehicle air conditioner, comprising: a compressor, a radiator, and an evaporator connected in series by piping, and a pressure control valve for adjusting a pressure of a refrigerant flowing into the evaporator. Temperature detecting means for detecting the refrigerant temperature on the outlet side of the compressor, and calculating a pressure set value of the refrigerant at which the compression result of the compressor is maximum based on the output of the temperature detecting means, and setting the refrigerant pressure to the pressure set value. And a control device for controlling the pressure control valve so as to satisfy the following condition.
おいて、 前記制御装置は、一定時間毎に、前記温度検出手段の検
出出力に基づいて前記圧力設定値を算出することを特徴
とする車両用空気調和装置。2. The air conditioner for a vehicle according to claim 1, wherein the control device calculates the pressure set value at regular time intervals based on a detection output of the temperature detection means. Air conditioner for vehicles.
和装置において、 前記制御装置は、前記放熱器の出口側冷媒温度の積算平
均値を算出し、該積算平均値に基づいて、前記圧力制御
弁を制御することを特徴とする車両用空気調和装置。3. The air conditioner for a vehicle according to claim 1, wherein the control device calculates an integrated average value of an outlet-side refrigerant temperature of the radiator, and calculates the integrated average value based on the integrated average value. An air conditioner for a vehicle, which controls a pressure control valve.
用空気調和装置において、 前記圧力制御弁により調節された冷媒の実圧力を検出す
る圧力検出手段を備え、 前記制御装置は、前記実圧力と前記圧力設定値との差に
基づいて、前記圧力制御弁を制御することを特徴とする
車両用空気調和装置。4. The air conditioner for a vehicle according to claim 1, further comprising: a pressure detection unit configured to detect an actual pressure of the refrigerant adjusted by the pressure control valve. An air conditioner for a vehicle, wherein the pressure control valve is controlled based on a difference between an actual pressure and the set pressure value.
用空気調和装置において、 前記制御装置は、フィードバック制御として、前記実圧
力と前記圧力設定値との差に基づいて算出される前記圧
力制御弁の弁開度の増減量と、 フィードフォワード制御として、前記圧縮機の回転数の
増減に基づいて冷媒圧力の増減を予測し、この予測値に
基づいて算出される前記圧力制御弁の弁開度の増減量と
のうち、少なくともいずれか一方によって、前記圧力制
御弁を制御するように構成されていることを特徴とする
車両用空気調和装置。5. The air conditioner for a vehicle according to claim 1, wherein the control device calculates, as feedback control, based on a difference between the actual pressure and the pressure set value. The amount of increase or decrease of the valve opening of the pressure control valve, and as feedforward control, the increase or decrease of the refrigerant pressure is predicted based on the increase or decrease of the number of revolutions of the compressor, and the pressure control valve is calculated based on the predicted value. An air conditioner for a vehicle, wherein the pressure control valve is controlled by at least one of an increase and a decrease of a valve opening.
用空気調和装置において、 前記制御装置は、前記圧縮機の回転数が急変した場合
に、前記放熱器の出口側冷媒温度によらずに前記圧力制
御弁を制御するように構成されていることを特徴とする
車両用空気調和装置。6. The air conditioner for a vehicle according to claim 1, wherein the control device is configured to control the temperature of an outlet-side refrigerant of the radiator when the rotational speed of the compressor changes abruptly. An air conditioner for a vehicle, characterized by being configured to control the pressure control valve without using the pressure control valve.
用空気調和装置において、 前記制御装置は、前記放熱器の出口側冷媒温度に加え
て、車速または圧縮機の回転速度に基づいて前記圧力設
定値を算出することを特徴とする車両用空気調和装置。7. The vehicle air conditioner according to claim 1, wherein the control device is configured to determine a vehicle speed or a rotational speed of a compressor in addition to a refrigerant temperature at an outlet of the radiator. An air conditioner for a vehicle, wherein the pressure set value is calculated.
空気調和装置において、 前記制御装置は、空気調和装置の起動時または車輌のク
ラッチオン時から一定時間経過後に前記制御を開始する
ように構成されていることを特徴とする車両用空気調和
装置。8. The air conditioner for a vehicle according to claim 1, wherein the control device starts the control after a lapse of a predetermined time from the start of the air conditioner or the clutch on of the vehicle. An air conditioner for a vehicle, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000341037A JP2002144860A (en) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | Vehicular air conditioner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002144860A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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