JP2005178560A - Freezing cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吐出流量を変更可能な圧縮機、具体的には吐出容量を変更可能な可変容量型圧縮機、回転数制御可能な電動圧縮機等を備える冷凍サイクル装置における吐出流量制御に関するもので、車両用空調装置に適用して好適なものである。 The present invention relates to a discharge flow rate control in a refrigeration cycle apparatus including a compressor capable of changing a discharge flow rate, specifically, a variable displacement compressor capable of changing a discharge capacity, an electric compressor capable of controlling a rotation speed, and the like. It is suitable for application to a vehicle air conditioner.
従来、蒸発器で液相冷媒全てが蒸発するのに必要な熱量が、蒸発器で実際に液相冷媒が空調空気から奪う(空調空気を冷却する)熱量よりも大きくなる、つまり蒸発器の冷房能力が冷媒負荷よりも勝る場合がある。この時、蒸発器の表面温度が氷点下となり凝縮水が凍結するフロストが発生してしまう。 Conventionally, the amount of heat required for all the liquid-phase refrigerant to evaporate in the evaporator is greater than the amount of heat that the liquid-phase refrigerant actually takes away from the conditioned air (cools the conditioned air) in the evaporator. The capacity may outperform the refrigerant load. At this time, the surface temperature of the evaporator becomes below freezing point, and frost that freezes the condensed water occurs.
フロストが発生すると、蒸発器を空気が通過しにくくなるため、蒸発器よりも空気流れ後流側の蒸発器温度センサの温度が低下しにくくなる。したがって、圧縮機は蒸発器温度センサの温度を低下させようとして、冷媒吐出流量を増大させる。この時、冷凍サイクルの低圧圧力(圧縮機吸入圧)Psが低下するため、圧縮機が吸入する冷媒の比容積が増大する。冷媒の比容積が増大すると、圧縮機が実質的に吸入する冷媒量が減少するため、冷媒とともに循環するオイル量も不足する。そのため、圧縮機を駆動し続けると最悪の場合には焼きつきを起こしてしまう。 When frost is generated, it is difficult for air to pass through the evaporator, so that the temperature of the evaporator temperature sensor on the downstream side of the air flow is less likely to decrease than the evaporator. Therefore, the compressor increases the refrigerant discharge flow rate in an attempt to decrease the temperature of the evaporator temperature sensor. At this time, since the low pressure (compressor suction pressure) Ps of the refrigeration cycle decreases, the specific volume of the refrigerant sucked by the compressor increases. As the specific volume of the refrigerant increases, the amount of refrigerant substantially sucked by the compressor decreases, so that the amount of oil circulating with the refrigerant also becomes insufficient. For this reason, if the compressor is continuously driven, burn-in occurs in the worst case.
この問題を解消するために、吐出流量を変更可能な可変容量圧縮機を備える車両用空調装置において、蒸発器の冷房能力が最大となる運転モードである車室内の急速冷房を行った後に蒸発器のフロスト判定を行うものが特許文献1にて知られている。 In order to solve this problem, in a vehicle air conditioner equipped with a variable capacity compressor capable of changing the discharge flow rate, after performing rapid cooling of the vehicle interior, which is an operation mode in which the cooling capacity of the evaporator is maximized, the evaporator Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228867 is known for performing the frost determination.
この従来例では、蒸発器通過後の空気の温度を検出する蒸発器温度センサの検出温度と可変容量圧縮機の最大吐出状態とを検出し、可変容量圧縮機が最大吐出状態にも関わらず蒸発器通過後の空気の温度が低下しない場合をフロスト状態と判定している。前述のように蒸発器がフロストすると蒸発器を空気が通過しにくくなり、蒸発器よりも空気流れ後流側の蒸発器温度センサ付近の空気温度が低下しなくなるからである。 In this conventional example, the temperature detected by the evaporator temperature sensor that detects the temperature of the air after passing through the evaporator and the maximum discharge state of the variable capacity compressor are detected, and the variable capacity compressor evaporates regardless of the maximum discharge state. When the temperature of the air after passing through the vessel does not decrease, it is determined as a frost state. This is because when the evaporator is frosted as described above, it becomes difficult for air to pass through the evaporator, and the air temperature in the vicinity of the evaporator temperature sensor on the downstream side of the air flow from the evaporator does not decrease.
そして、蒸発器がフロストしたと判定した場合には、可変容量圧縮機を所定時間停止し、蒸発器のフロストを解除した後に再駆動する。これにより、蒸発器がフロストしている時に可変容量圧縮機を運転し続けてしまい、圧縮機が焼きつくことを防止できる。
しかし、従来例の車両用空調装置では、フロストしたと判定した場合には可変容量圧縮機が停止してしまうため、停止中は車室内の空調を行うことができないという問題がある。 However, in the conventional vehicle air conditioner, the variable capacity compressor stops when it is determined that the vehicle has been frosted. Therefore, there is a problem that the vehicle interior cannot be air-conditioned while the vehicle is stopped.
本発明は、上記点に鑑み、可変容量圧縮機のごとく吐出流量を変更可能な圧縮機を備えた車両用空調装置において、蒸発器のフロストを防止することにより、空調機能の停止を防ぐことを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides a vehicle air conditioner equipped with a compressor capable of changing the discharge flow rate, such as a variable capacity compressor, to prevent the air conditioner from being stopped by preventing the evaporator from being frosted. Objective.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、空調対象空間へ流れる空気の通路を形成するケース(11)と、ケース(11)内に配置され、空調対象空間への空気流れを作る送風機(17)と、吐出冷媒流量を外部からの制御信号(In)により制御可能な構成になっている可変容量圧縮機(19)と、圧縮機(19)の吸入側に接続され、空調対象空間へ流れる空気から吸熱して低圧冷媒を蒸発させる蒸発器(18)と、可変容量圧縮機(19)の吐出冷媒流量を制御する制御手段(40)とを備え、
制御手段(40)は蒸発器(18)に流入する空気の熱負荷(W)を算出し、さらに、熱負荷(W)が予め与えられたフロストが発生する熱負荷領域(F)内か外かを判定し、
熱負荷(W)がフロスト発生熱負荷領域(F)外の場合には、空調対象空間内の熱負荷に基づいて可変容量圧縮機(19)の吐出冷媒流量を制御し、
熱負荷(W)がフロスト発生熱負荷領域(F)内の場合には、可変容量圧縮機(19)の吐出冷媒流量を空調対象空間内の熱負荷に基づいて算出される吐出冷媒流量よりも少ない流量に制御するようになっていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a case (11) that forms a passage for air flowing into the air-conditioning target space, and a case (11) that are arranged in the case (11), An air conditioner connected to the suction side of the blower (17) to be made, the variable capacity compressor (19) configured to be able to control the discharged refrigerant flow rate by an external control signal (In), and the compressor (19) An evaporator (18) that absorbs heat from the air flowing into the target space and evaporates the low-pressure refrigerant; and a control means (40) that controls the discharge refrigerant flow rate of the variable capacity compressor (19),
The control means (40) calculates the heat load (W) of the air flowing into the evaporator (18), and further, the heat load (W) is inside or outside the heat load region (F) where the frost generated in advance is generated. Determine whether
When the heat load (W) is outside the frost generation heat load region (F), the discharge refrigerant flow rate of the variable capacity compressor (19) is controlled based on the heat load in the air conditioning target space,
When the heat load (W) is within the frost generation heat load region (F), the discharge refrigerant flow rate of the variable capacity compressor (19) is set to be larger than the discharge refrigerant flow rate calculated based on the heat load in the air-conditioning target space. It is characterized by being controlled to a low flow rate.
これによると、熱負荷(W)がフロスト発生熱負荷領域(F)内の場合には、制御手段(40)が可変容量圧縮機(19)の吐出冷媒流量を空調対象空間内の熱負荷に基づいて算出される吐出冷媒流量よりも少ない流量に制御するため、蒸発器(18)で液相冷媒全てが蒸発するのに必要な熱量が小さくなる。つまりフロスト発生熱負荷領域(F)では蒸発器(18)の冷房能力を小さくすることができるため、蒸発器(18)のフロストを防止することができる。 According to this, when the heat load (W) is within the frost generation heat load region (F), the control means (40) changes the refrigerant flow rate discharged from the variable capacity compressor (19) to the heat load in the air conditioning target space. Since the flow rate is controlled to be smaller than the discharge refrigerant flow rate calculated on the basis of the flow rate, the amount of heat necessary for evaporating all the liquid phase refrigerant in the evaporator (18) is reduced. That is, since the cooling capacity of the evaporator (18) can be reduced in the frost generation heat load region (F), the frost of the evaporator (18) can be prevented.
また、請求項2に記載の発明では、冷凍サイクル装置において、空調対象空間へ流れる空気の通路を形成するケース(11)と、ケース(11)内に配置され、空調対象空間への空気流れを作る送風機(17)と、ケース(11)内に配置され、空調対象空間へ流れる空気から吸熱して低圧冷媒を蒸発させる蒸発器(18)と、蒸発器(18)の冷媒流れ下流側に接続され、外部からの制御信号(In)により吐出容量を変更して吐出冷媒流量を制御可能な構成になっている可変容量圧縮機(19)と、蒸発器(18)の温度を検出する蒸発器温度検出手段(41a)と、空調対象空間外の空気温度を検出する外気温度検出手段(41c)と、蒸発器温度検出手段(41a)および外気温度検出手段(41c)の検出信号が入力され、可変容量圧縮機(19)へ制御信号(In)を出力する制御手段(40)とを備え、
制御手段(40)は、少なくとも外気温検出手段(41c)の検出温度(Tam)により決定される第1目標蒸発器温度(f1(Tam))と、空調対象空間へ吹き出す空気の目標吹出温度(TAO)により決定される第2目標蒸発器温度(f2(TAO))とに基づいて第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)を算出し、さらに、制御手段(40)は蒸発器(18)に流入する空気の熱負荷(W)と、熱負荷(W)により決定される第3目標蒸発器温度(f3(W))とを算出し、
制御手段(40)には予めフロストが発生する熱負荷領域(F)が与えられており、
熱負荷(W)がフロスト発生熱負荷領域(F)外の場合には、制御手段(40)は蒸発器温度検出手段(41a)の検出する蒸発器温度(Te)が第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)となるように制御信号(In)を出力し、
熱負荷(W)がフロスト発生熱負荷領域(F)内の場合には、制御手段(40)は少なくとも第2目標蒸発器温度(f2(TAO))と第3目標蒸発器温度(f3(W))とを比較して、高い方の値を仮の第2暫定目標蒸発器温度(TEO2’)とし、さらに、制御手段(40)は少なくとも仮の第2暫定目標蒸発器温度(TEO2’)と外気温度検出手段(41c)の検出温度(Tam)とに基づいて第2暫定目標蒸発器温度(TEO2)を算出し、蒸発器温度(Te)が第2暫定目標蒸発器温度(TEO2)となるように制御信号(In)を出力するようになっていることを特徴としている。
Moreover, in invention of Claim 2, it arrange | positions in the case (11) which forms the channel | path of the air which flows into the air-conditioning object space in the refrigeration cycle apparatus, and the case (11), The blower (17) to be made, the evaporator (18) which is disposed in the case (11) and absorbs heat from the air flowing into the air-conditioning target space and evaporates the low-pressure refrigerant, and is connected to the refrigerant flow downstream side of the evaporator (18). And a variable capacity compressor (19) configured to control the discharge refrigerant flow rate by changing the discharge capacity by an external control signal (In), and an evaporator for detecting the temperature of the evaporator (18) Detection signals of the temperature detection means (41a), the outside temperature detection means (41c) for detecting the air temperature outside the air conditioning target space, the evaporator temperature detection means (41a) and the outside air temperature detection means (41c) are input, Variable volume Control means for outputting a control signal to the compressor (19) (an In) and a (40),
The control means (40) includes at least a first target evaporator temperature (f1 (Tam)) determined by the detected temperature (Tam) of the outside air temperature detection means (41c), and a target blowout temperature ( The first provisional target evaporator temperature (TEO1) is calculated based on the second target evaporator temperature (f2 (TAO)) determined by TAO), and the control means (40) further supplies the evaporator (18). Calculating the thermal load (W) of the incoming air and the third target evaporator temperature (f3 (W)) determined by the thermal load (W);
The control means (40) is preliminarily provided with a heat load region (F) where frost is generated,
When the heat load (W) is outside the frost generation heat load region (F), the control means (40) has the evaporator temperature (Te) detected by the evaporator temperature detection means (41a) as the first provisional target evaporator. The control signal (In) is output so that the temperature (TEO1) is reached,
When the heat load (W) is within the frost generation heat load region (F), the control means (40) at least the second target evaporator temperature (f2 (TAO)) and the third target evaporator temperature (f3 (W) )), The higher value is set as a temporary second provisional target evaporator temperature (TEO2 ′), and the control means (40) is at least a provisional second provisional target evaporator temperature (TEO2 ′). And the detected temperature (Tam) of the outside air temperature detecting means (41c), the second provisional target evaporator temperature (TEO2) is calculated, and the evaporator temperature (Te) is calculated from the second provisional target evaporator temperature (TEO2). Thus, the control signal (In) is output.
これによると、熱負荷(W)がフロスト発生熱負荷領域(F)内の場合には、制御手段(40)が目標吹出温度(TAO)に基づいて決定される第2目標蒸発器温度(f2(TAO))と、熱負荷(W)に基づいて決定される第3目標蒸発器温度(f3(W))とを比較して、高い方の値を仮の第2暫定目標蒸発器温度(TEO2’)とする。 According to this, when the heat load (W) is in the frost generation heat load region (F), the second target evaporator temperature (f2) determined by the control means (40) based on the target outlet temperature (TAO). (TAO)) and the third target evaporator temperature (f3 (W)) determined based on the thermal load (W), and the higher value is set to the provisional second provisional target evaporator temperature ( TEO2 ′).
これにより、第2目標蒸発器温度(f2(TAO))のフロスト熱負荷領域(F)での蒸発器目標温度を、第3目標蒸発器温度(f3(W))により、フロストが起きない蒸発器目標温度に高くして仮の第2暫定目標蒸発器温度(TEO2’)とすることができる。 Thereby, the evaporator target temperature in the frost heat load region (F) of the second target evaporator temperature (f2 (TAO)) is evaporated by the third target evaporator temperature (f3 (W)). The temperature can be raised to the target temperature of the evaporator to obtain a temporary second provisional target evaporator temperature (TEO2 ′).
したがって、制御手段(40)が蒸発器温度(Te)を第2暫定目標蒸発器温度(TEO2)とするように可変容量圧縮機(19)の吐出冷媒流量を制御しても、蒸発器(18)にはフロストが発生せず、フロストに起因する可変容量圧縮機(19)の停止、つまり空調機能の停止を防止することができる。 Therefore, even if the control means (40) controls the discharge refrigerant flow rate of the variable capacity compressor (19) so that the evaporator temperature (Te) becomes the second temporary target evaporator temperature (TEO2), the evaporator (18 ) Does not generate frost, and it is possible to prevent the variable capacity compressor (19) from being stopped due to the frost, that is, the air conditioning function from being stopped.
また、請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の冷凍サイクル装置において、制御手段(40)には、フロスト発生熱負荷領域(F)における最大の蒸発器温度であるフロスト最大目標蒸発器温度(TEOH)が与えられており、
制御手段(40)は、熱負荷(W)がフロスト発生熱負荷領域(F)内であって、第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)がフロスト最大目標蒸発器温度(TEOH)以上の場合には、蒸発器温度検出手段(41a)の検出する蒸発器温度(Te)が第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)となるように制御信号(In)を出力し、
一方、熱負荷(W)がフロスト発生熱負荷領域(F)内であって、第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)がフロスト最大目標蒸発器温度(TEOH)より小さい場合には、蒸発器温度検出手段(41a)の検出する蒸発器温度(Te)が第2暫定目標蒸発器温度(TEO2)となるように制御信号(In)を出力するようになっていることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the refrigeration cycle apparatus according to the second aspect, the control means (40) includes a frost maximum target evaporation which is a maximum evaporator temperature in the frost generation heat load region (F). Temperature of the vessel (TEOH) is given,
When the heat load (W) is within the frost generation heat load region (F) and the first provisional target evaporator temperature (TEO1) is equal to or higher than the frost maximum target evaporator temperature (TEOH), the control means (40) Outputs a control signal (In) so that the evaporator temperature (Te) detected by the evaporator temperature detecting means (41a) becomes the first provisional target evaporator temperature (TEO1),
On the other hand, when the heat load (W) is within the frost generation heat load region (F) and the first provisional target evaporator temperature (TEO1) is smaller than the frost maximum target evaporator temperature (TEOH), the evaporator temperature The control signal (In) is output so that the evaporator temperature (Te) detected by the detection means (41a) becomes the second temporary target evaporator temperature (TEO2).
これにより、熱負荷(W)がフロスト発生熱負荷領域(F)内であって、第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)がフロスト最大目標蒸発器温度(TEOH)未満の場合には、第3目標蒸発器温度(f3(W))によりフロストが起きないように算出される第2暫定目標蒸発器温度(TEO2)を蒸発器の目標温度とすることができる。 Thus, when the heat load (W) is within the frost generation heat load region (F) and the first provisional target evaporator temperature (TEO1) is lower than the frost maximum target evaporator temperature (TEOH), the third The second provisional target evaporator temperature (TEO2) calculated so that frost does not occur due to the target evaporator temperature (f3 (W)) can be used as the target temperature of the evaporator.
なお、第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)が前記フロスト発生熱負荷領域(F)における最大の蒸発器温度であるフロスト最大目標蒸発器温度(TEOH)以上の場合には、フロストは発生しないため、蒸発器温度(Te)を第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)を目標として制御すればよい。 Note that frost is not generated when the first provisional target evaporator temperature (TEO1) is equal to or higher than the frost maximum target evaporator temperature (TEOH), which is the maximum evaporator temperature in the frost generation heat load region (F). The evaporator temperature (Te) may be controlled with the first provisional target evaporator temperature (TEO1) as a target.
また、請求項4に記載の発明のように、請求項2または3に記載の冷凍サイクル装置において、制御手段に検出信号が入力され、蒸発器(18)に流入する空気の温度を検出する流入空気温度検出手段(41c、41d)および蒸発器(18)に流入する空気の湿度を検出する流入空気湿度検出手段(41b)とを備え、前記制御手段(40)において、少なくとも流入空気温度検出手段(41c、41d)の検出温度(Tam、Tr)、流入空気湿度検出手段(41b)の検出湿度(RH)および送風機(17)の送風量とに基づいて熱負荷(W)を算出すれば、具体的に蒸発器(18)への正確な熱負荷(W)を求めることができる。
Moreover, in the refrigeration cycle apparatus according to
なお、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ものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の全体構成の概要を示すもので、車両用空調装置は室内空調ユニット10を備えている。空調ユニット10は車室内最前部の計器盤(図示せず)の内側部に配設されており、車室内を空調するものである。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an outline of the overall configuration of the first embodiment, and the vehicle air conditioner includes an indoor
空調ユニット10はケース11を有し、このケース11内には車室内へ向かって空気が送風される空気通路が形成されている。このケース11の空気通路の最上流部には内気導入口12および外気導入口13を有する内外気切替箱14が配置されている。この内外気切替箱14内には、内外気切替手段としての内外気切替ドア15が回転自在に配置されている。
The
この内外気切替ドア15はサーボモータ16によって駆動されるもので、内気導入口12より内気(車室内空気)を導入する内気導入モードと外気導入口13より外気(車室外空気)を導入する外気導入モードとを切り替えている。
The inside / outside
内外気切替箱14の下流側には車室内に向かう空気流を発生させる電動式の送風機17が配置されている。この送風機17は、遠心式の送風ファン17aがモータ17bにより駆動されるようになっている。送風機17の下流側にはケース11内を流れる空気を冷却する蒸発器18が配置されている。この蒸発器18は、送風機17の送風空気を冷却する冷房用熱交換器で、冷凍サイクル装置100を構成する要素の一つである。
On the downstream side of the inside / outside
なお、冷凍サイクル装置100は、圧縮機19の吐出側から、凝縮器20、受液器21および減圧手段をなす膨張弁22を介して蒸発器18に冷媒が循環するように形成された周知のものである。また、本実施形態では冷媒としてHFC−134aを使用している。
Note that the
圧縮機19は、電磁クラッチ19a、プーリ、ベルト等を介して車両エンジン(図示せず)の回転動力が伝達されることにより回転駆動する。また、この圧縮機として、本例では外部からの制御信号により吐出容量を連続的に可変する外部可変容量型圧縮機19を使用している。
The
この外部可変容量型圧縮機19は公知のものであり、例えば、斜板型圧縮機において吐出圧と吸入圧を利用して斜板室の圧力を制御する電磁式圧力制御装置を持つ容量可変装置19bを備えている。この容量可変装置19bで斜板室の圧力を制御することにより、斜板の傾斜角度を可変してピストンのストローク、すなわち圧縮機吐出容量を略0%〜100%の範囲で連続的に変化させることができる。
The external
この容量可変装置19bの電磁式圧力制御装置は、圧縮機19の吐出圧と吸入圧を利用して制御圧力(斜板室圧力)を変化させるものであり、制御電流Inにより電磁力が調節される電磁機構、およびこの電磁機構の電磁力と吸入圧との釣り合いによって変位する弁体を有し、この弁体により圧縮機19の吐出圧を斜板室内に導く通路の圧損を調節して、制御圧力を変化させるようになっている。
The electromagnetic pressure control device of the
容量可変装置19bの電磁式圧力制御装置への通電は後述の図3の空調電子制御装置(ECU)40により制御されており、容量可変装置19bの制御電流Inを増大させると圧縮機吐出容量が増大するようになっている。一方、圧縮機吐出容量が増大すると冷凍サイクルの低圧圧力(吸入圧)Psは低下する。つまり、容量可変装置19bの制御電流Inは冷凍サイクルの低圧圧力(吸入圧)Psを決めており、低圧圧力Psは制御電流Inの増加に反比例して低下する(図2参照)。
Energization of the
従って、制御電流Inの増減により圧縮機19の吐出容量、ひいては吐出冷媒流量が増減して実際の低圧圧力Psを上下させて、蒸発器18の温度(蒸発器吹出温度Te)が所定の最終目標温度TEO(低圧圧力Psの目標圧力に対応した温度)となるように蒸発器18の冷却能力を制御できる。ここで、制御電流Inは具体的にはデューティ制御により可変するが、制御電流Inの値をデューティ制御によらず直接連続的(アナログ的)に増減してもよい。
Accordingly, the discharge capacity of the
また、斜板式可変容量型圧縮機19は制御圧Pcの調整により吐出容量を100%から略0%付近まで連続的に変化させることができる。そして、吐出容量を略0%付近に減少することにより、圧縮機19が実質的に作動停止状態になる。したがって、圧縮機19の回転軸をプーリ、ベルト等を介して車両エンジン側のプーリに常時連結するクラッチレスの構成とすることができる。
Further, the swash plate type
ところで、図1の冷凍サイクル装置100では、冷媒が圧縮機19により高温高圧に圧縮され、この圧縮機19から吐出された高温高圧の冷媒は凝縮器(放熱器)20に導入される。この凝縮器20にてガス冷媒は冷却用電動ファン20aにより送風される外気へ放熱して凝縮する。凝縮器20を通過した冷媒は受液器21で気相冷媒と液相冷媒とに分離され、この液相冷媒は受液器21内に貯留される。
In the
受液器21からの高圧液冷媒は温度式膨張弁22にて低圧の気液2相状態に減圧され、この減圧後の低圧冷媒は上記の蒸発器18において空調空気から吸熱して蒸発するようになっている。蒸発器18において蒸発した後のガス冷媒は再度、圧縮機19に吸入され、圧縮される。
The high-pressure liquid refrigerant from the
なお、温度式膨張弁22は周知のごとく蒸発器出口の冷媒過熱度が所定値に維持されるように弁開度を自動調節するものである。冷凍サイクル装置100のうち、圧縮機19、凝縮器20、受液器21等の機器は、車両エンジンルーム(図示せず)内に配置されている。
As is well known, the temperature
一方、空調ユニット10において、蒸発器18の下流側にはケース11内を流れる空気を加熱するヒータコア23が配置されている。このヒータコア23は車両エンジンの温水(エンジン冷却水)を熱源として、蒸発器18通過後の空気(冷風)を加熱する暖房用熱交換器であり、その側方にはヒータコア23をバイパスして空気が流れるバイパス通路24が形成されている。
On the other hand, in the
蒸発器18とヒータコア23との間には、エアミックスドア25が回転自在に配置されている。このエアミックスドア25はサーボモータ26により駆動されており、その回転位置(開度)が連続的に調節可能になっている。エアミックスドア25の開度によりヒータコア23を通る空気量(温風量)と、バイパス通路24を通過してヒータコア23をバイパスする空気量(冷風量)とを調節し、これにより、車室内に吹き出す空気の温度を調節するようになっている。
An air mix door 25 is rotatably disposed between the evaporator 18 and the
ケース11の空気通路の最下流部には、車両の前面窓ガラスWSに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ吹出口27、乗員の顔部に向けて空調風を吹き出すためのフェイス吹出口28、および乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのフット吹出口29の計3種類の吹出口が設けられている。
A
これら吹出口27〜29の上流部にはデフロスタドア30、フェイスドア31およびフットドア32が回転自在に配置されている。これらのドア30〜32は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ33によって開閉操作される。
A
次に、図3により本実施形態の電気制御部の概要を説明すると、空調電子制御装置(ECU)40は本発明の制御手段を構成するものであり、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この空調ECU40は、そのROM内に空調制御のための制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。空調ECU40の入力側にはセンサ群41からのセンサ検出信号、空調パネル42からの操作信号が入力される。
Next, the outline of the electric control unit of the present embodiment will be described with reference to FIG. It consists of a microcomputer and its peripheral circuits. The
センサ群41には、蒸発器18の空気吹出部に配置されて蒸発器吹出空気温度Teを検出する蒸発器温度センサ41aが設けられており、この蒸発器温度センサ41aの他に、吸込み空気湿度RH、外気温Tam、内気温Tr、日射量Ts、温水温度Tw等を検出する各種のセンサ41b〜41f等が備えられている。
The
空調パネル42は、車室内の運転席前方の計器盤(図示せず)付近に配置されるものであって、乗員により操作される以下の操作スイッチ42a〜42eを有する。温度設定スイッチ42aは車室内の設定温度の信号を出すものであり、内外気切替スイッチ42bは内外気切替ドア15による内気モードと外気モードをマニュアル設定する信号を出すものである。
The
吹出モードスイッチ42cは吹出モードとして周知のフェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモードおよびデフロスタモードをマニュアル設定するための信号を出すものである。風量切替スイッチ42dは送風機17のオンオフおよび送風機17の風量切替をマニュアル設定するための信号を出すものである。
The
エアコンスイッチ42eは圧縮機19の作動状態と停止状態を切り替えるものであり、エアコンスイッチ42eをオフ状態にすると制御電流Inを強制的に0にして、圧縮機19の吐出容量を略0容量にし、圧縮機19が実質的に停止状態となる。エアコンスイッチ42eをオン状態にすると、空調ECU40で演算された所定の制御電流Inが出力される状態となって、圧縮機19が作動状態となる。
The
空調ECU40の出力側には、圧縮機19の電磁クラッチ19a、容量可変装置19b、各機器の電気駆動手段をなすサーボモータ16、26、33、送風機17のモータ17bおよび電動ファン20a等が接続され、これらの機器の作動が空調ECU40の出力信号により制御される。
Connected to the output side of the
次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。最初に、車両用空調置としての作動の概要を説明すると、空調パネル42の風量切替スイッチ42dを投入して送風機17を作動させることにより、空調ユニット10内の通風路に空気が送風される。
Next, the operation of this embodiment in the above configuration will be described. First, the outline of the operation as the vehicle air conditioner will be described. By turning on the air
そして、空調パネル42の圧縮機作動スイッチであるエアコンスイッチ42eを投入すると、空調ECU40により電磁クラッチ19aに通電されて電磁クラッチ19aが接続状態となり、圧縮機19が車両エンジンにより回転駆動される。また、空調ECU40により圧縮機19の容量可変装置19bの制御電流Inが後述の図4の制御フローチャートにより決定され、圧縮機19が所定の吐出容量の状態にて作動する。これにより、冷凍サイクル100において蒸発器18に冷媒が循環するので、送風空気を蒸発器18により冷却、除湿して、車室内へ空調風を吹き出すことができる。
When the
次に、図4により空調ECU40により実行される容量制御全体の概要を説明すると、まず、空調ECU40はステップS100にてセンサ群41の検出信号、操作パネル42からの操作信号等を読み込む。次に、ステップS110にて車室内への吹出空気の目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは空調熱負荷変動にかかわらず、操作パネル42の温度設定スイッチ42aにより乗員が設定した設定温度Tsetに車室内を維持するために必要な車室内への吹出空気温度であって、TAOは公知のごとく設定温度Tset、外気温Tam、内気温Tr、日射量Tsに基づいて算出する。
Next, the overall capacity control executed by the
次に、ステップS120にて蒸発器18の最終目標蒸発器温度TEOを算出する。この最終目標蒸発器温度TEOは蒸発器吹出空気Teの目標温度であり、詳細は後述する。その後、ステップS130にて、圧縮機容量制御のための制御電流Inを算出する。
Next, the final target evaporator temperature TEO of the
この制御電流Inは前述の図2に示すように圧縮機19の容量可変装置19bにおける電磁式圧力制御装置の目標低圧圧力を決定するものであって、制御電流Inは、蒸発器温度センサ41aにより検出される実際の蒸発器吹出空気温度Teが上記最終目標蒸発器温度TEOとなるように決定される。なお、蒸発器温度センサ41aは、本実施形態のように蒸発器18から吹出空気の温度を検出してもよいが、直接蒸発器18の表面温度を検出するものでもよい。
This control current In determines the target low pressure of the electromagnetic pressure control device in the
次に、ステップS140にて上記の制御電流Inが容量可変装置19bに出力され、圧縮機19の容量制御が実行される。
Next, in step S140, the control current In is output to the
図5は図4の基本制御ルーチンにおける最終目標蒸発器温度TEOの算出ステップS120の具体例を示すものである。まず、S1210では、外気温Tamに基づいて決定される第1目標蒸発器温度f1(Tam)と、車室内への目標吹出し温度TAOに基づいて決定される第2目標蒸発器温度f2(TAO)のうち、低い方の温度を第1暫定目標蒸発器温度TEO1として算出する。すなわち、TEO1=MIN{f1(Tam)、f2(TAO)}である(図6参照)。 FIG. 5 shows a specific example of the calculation step S120 of the final target evaporator temperature TEO in the basic control routine of FIG. First, in S1210, the first target evaporator temperature f1 (Tam) determined based on the outside air temperature Tam and the second target evaporator temperature f2 (TAO) determined based on the target outlet temperature TAO into the passenger compartment. Of these, the lower temperature is calculated as the first provisional target evaporator temperature TEO1. That is, TEO1 = MIN {f1 (Tam), f2 (TAO)} (see FIG. 6).
ここで、第1目標蒸発器温度f1(Tam)は外気温Tamに応じて決定される。具体的には、外気温Tamが所定の第1中間温度T1(例えば、8℃付近)より上昇すると、第1目標蒸発器温度f1(Tam)を最低温度(例えば、3℃)から次第に上昇させ、外気温Tamが所定の第2中間温度T2(例えば、23℃付近)まで上昇すると、第1目標蒸発器温度f1(Tam)が最高温度(例えば、9℃)となる。これにより、中間温度域における圧縮機動力の低減を図ることができる。 Here, the first target evaporator temperature f1 (Tam) is determined according to the outside air temperature Tam. Specifically, when the outside air temperature Tam rises above a predetermined first intermediate temperature T1 (eg, around 8 ° C.), the first target evaporator temperature f1 (Tam) is gradually raised from the lowest temperature (eg, 3 ° C.). When the outside air temperature Tam rises to a predetermined second intermediate temperature T2 (for example, around 23 ° C.), the first target evaporator temperature f1 (Tam) becomes the maximum temperature (for example, 9 ° C.). Thereby, reduction of the compressor power in an intermediate temperature range can be aimed at.
なお、外気温Tamが第1中間温度T1より低い低外気温時に第1目標蒸発器温度f1(Tam)を最低温度(例えば、3℃)にしている理由は、低外気温時における窓ガラスWS防曇のための蒸発器除湿能力を確保するためである。 The reason why the first target evaporator temperature f1 (Tam) is set to the lowest temperature (eg, 3 ° C.) when the outside air temperature Tam is lower than the first intermediate temperature T1 is that the window glass WS when the outside air temperature is low. This is to ensure the evaporator dehumidifying ability for anti-fogging.
また、第2目標蒸発器温度f2(TAO)は目標吹出温度TAOの上昇に応じて上昇するように決定される。具体的には、目標吹出温度TAOが第1所定温度T3(例えば、7℃付近)より上昇すると、第2目標蒸発器温度f2(TAO)を最低温度(例えば、3℃)から次第に上昇させ、目標吹出温度TAOが第2所定温度T4(例えば、36℃付近)まで上昇すると、第2目標蒸発器温度f2(TAO)が最高温度(例えば、9℃)となる。 In addition, the second target evaporator temperature f2 (TAO) is determined so as to increase as the target blowing temperature TAO increases. Specifically, when the target blowing temperature TAO rises from the first predetermined temperature T3 (eg, around 7 ° C.), the second target evaporator temperature f2 (TAO) is gradually raised from the lowest temperature (eg, 3 ° C.), When the target blowing temperature TAO rises to the second predetermined temperature T4 (for example, around 36 ° C.), the second target evaporator temperature f2 (TAO) becomes the maximum temperature (for example, 9 ° C.).
なお、所定温度T3’、T4’はそれぞれ第1、第2所定温度T3、T4より所定温度(本実施形態では5℃)低い温度であり、制御のハンチング防止のためのヒステリシス幅を設定するためのものである。空調ECU40の制御は第1暫定目標蒸発器温度TEO1の決定後、S1220へ進む。
Note that the predetermined temperatures T3 ′ and T4 ′ are lower than the first and second predetermined temperatures T3 and T4 by a predetermined temperature (5 ° C. in the present embodiment), respectively, in order to set a hysteresis width for preventing control hunting. belongs to. The control of the
図5のS1220では蒸発器18への熱負荷Wが算出される。具体的には空調ECU40は、外気導入モードの場合には外気温センサ41cの検出する外気温度Tamを蒸発器18に流入する空気温度とし、一方、内気導入モード時には内気温センサ41dの検出する内気温度Trを蒸発器18に流入する空気温度とする。さらに、この空器温度と吸込み空気湿度センサ41bの検出する湿度RHおよび送風機17のモータ17bの回転数(=風量)とを掛けた値を蒸発器18への熱負荷Wとしている。空調ECU40の制御は熱負荷Wの算出後、S1230へ進む。
In S1220 of FIG. 5, the heat load W on the
S1230では、熱負荷WがW(min)より大きくW(max)よりも小さいかの判断が行われる。W(min)からW(max)の間は後述するフロスト熱負荷領域Fである。熱負荷Wがフロスト熱負荷領域F以外であると判定された場合には、処理がS1240へと進む。S1240では、最終目標蒸発器温度TEOを第1暫定目標蒸発器温度TEO1としてS130へ進むようになっている。一方、熱負荷Wがフロスト熱負荷領域Fであると判定された場合には、処理がS1250へと進む。 In S1230, it is determined whether the thermal load W is larger than W (min) and smaller than W (max). Between W (min) and W (max) is a frost heat load region F described later. If it is determined that the thermal load W is outside the frost thermal load region F, the process proceeds to S1240. In S1240, the final target evaporator temperature TEO is set as the first provisional target evaporator temperature TEO1, and the process proceeds to S130. On the other hand, if it is determined that the thermal load W is in the frost thermal load region F, the process proceeds to S1250.
S1250では、第1暫定目標蒸発器温度TEO1がフロスト最大目標蒸発器温度TEOH(=5℃)より小さいかどうかが判定される。第1暫定目標蒸発器温度TEO1がフロスト最大目標蒸発器温度TEOHより大きい場合は処理がS1240へ進み、最終目標蒸発器温度TEOを第1暫定目標蒸発器温度TEO1とした後にS130へ進むようになっている。 In S1250, it is determined whether or not the first provisional target evaporator temperature TEO1 is lower than the frost maximum target evaporator temperature TEOH (= 5 ° C.). When the first temporary target evaporator temperature TEO1 is higher than the frost maximum target evaporator temperature TEOH, the process proceeds to S1240, and after the final target evaporator temperature TEO is set to the first temporary target evaporator temperature TEO1, the process proceeds to S130. ing.
詳細は後述するが第1暫定目標蒸発器温度TEO1がフロスト最大目標蒸発器温度TEOH以上の時にはフロストが発生しないためである。一方、第1暫定目標蒸発器温度TEO1がフロスト最大目標蒸発器温度TEOHより小さいと判定された場合には、処理がS1260へと進む。 Although details will be described later, frost is not generated when the first provisional target evaporator temperature TEO1 is equal to or higher than the frost maximum target evaporator temperature TEOH. On the other hand, if it is determined that the first temporary target evaporator temperature TEO1 is lower than the frost maximum target evaporator temperature TEOH, the process proceeds to S1260.
ここで、図8により第1暫定目標蒸発器温度TEO1のみで可変容量圧縮機19を制御した場合の蒸発器への熱負荷Wと冷凍サイクルの低圧圧力Psとの関係を述べると、図中白菱形はTEO3℃、蒸発器18への最大風量(500m3/h(h=時間))での実測値である。同様に白四角はTEO2℃、白三角はTEO1℃とした時の実測値である。また、図中バツ印はフロストが発生したことを表し、黒三角はフロストが発生していないことを示している。また、各種点線はTEO=3、4、5℃の時の実測値に基づいて最小二乗近似法などにより決定される近似直線を表している。
Here, the relationship between the heat load W to the evaporator and the low pressure Ps of the refrigeration cycle when the
TEO3℃の近似直線(点線)で説明すると、TEO3℃点線は蒸発器18への熱負荷Wが大きくなるに従い低圧圧力Psが下降していく。これは、熱負荷Wが大きくなると蒸発器温度Teが高くなり、目標蒸発器温度TEO(この場合は3℃)との差が大きくなるため、空調ECU40が冷媒の流量を増やす(低圧圧力Psを下げる)ためである。
To explain with an approximate straight line (dotted line) of
ここで、本発明者らは第1暫定目標蒸発器温度TEO1のみで可変容量圧縮機19を制御するとフロストが発生する熱負荷領域があることを確認した。そこで、本発明者らはフロストが発生しないことが確認された黒三角よりも低圧圧力が高い場合をフロストが発生しない領域SAとして特定した。
Here, the present inventors have confirmed that there is a heat load region in which frost is generated when the
そして、フロストが発生しない黒三角の低圧圧力PsLとTEOの近似直線が交わった点の下限熱負荷W(min)および上限熱負荷W(max)を求め、この間の熱負荷領域をフロスト熱負荷領域Fとした。図8に示すように上限熱負荷W(max)でのフロスト上限目標蒸発器温度TEOHは5℃、下限熱負荷W(min)でのフロスト下限蒸発器温度TEOLは3℃である。なお、今回はTEOLを3℃としている。 Then, the lower limit heat load W (min) and the upper limit heat load W (max) at the point where the black triangular low pressure PsL where no frost occurs and the approximate straight line of TEO intersect are obtained, and the heat load area between these is determined as the frost heat load area. F. As shown in FIG. 8, the frost upper limit target evaporator temperature TEOH at the upper limit heat load W (max) is 5 ° C., and the frost lower limit evaporator temperature TEOL at the lower limit heat load W (min) is 3 ° C. In addition, TEOL is 3 degreeC this time.
これにより、図7のように第3目標蒸発器温度f3(W)が求められる。つまり、熱負荷Wが所定の第1中間熱負荷W(min)より上昇すると、第3目標蒸発器温度f3(W)を下限TEOL(=3℃)から次第に上昇させ、熱負荷Wが所定の第2熱負荷W(max)まで上昇すると、第3目標蒸発器温度f3(W)が上限TEOH(=5℃)で決定される。 Thus, the third target evaporator temperature f3 (W) is obtained as shown in FIG. That is, when the heat load W rises above the predetermined first intermediate heat load W (min), the third target evaporator temperature f3 (W) is gradually increased from the lower limit TEOL (= 3 ° C.), and the heat load W is increased to the predetermined value. When the temperature rises to the second heat load W (max), the third target evaporator temperature f3 (W) is determined by the upper limit TEOH (= 5 ° C.).
図5に戻り、第1暫定目標蒸発器温度TEO1がフロスト最大目標蒸発器温度TEOHより小さいと判定された場合のS1260を説明すると、S1260では仮の第2暫定目標蒸発器温度TEO2’を算出する。具体的には、第2目標蒸発器温度f2(TAO)と、熱負荷Wに基づいて決定される第3目標蒸発器温度f3(W)のうち、大きい方の温度を仮の第2暫定目標蒸発器温度TEO2’として算出している。すなわち、TEO2’=MAX{f2(TAO)、f3(W)}である(図7参照)。仮の第2暫定目標蒸発器温度TEO2’の算出後、処理はS1270へと進む。 Returning to FIG. 5, S1260 when it is determined that the first provisional target evaporator temperature TEO1 is lower than the frost maximum target evaporator temperature TEOH will be described. In S1260, a provisional second provisional target evaporator temperature TEO2 ′ is calculated. . Specifically, the larger one of the second target evaporator temperature f2 (TAO) and the third target evaporator temperature f3 (W) determined based on the heat load W is set as a temporary second provisional target. It is calculated as the evaporator temperature TEO2 ′. That is, TEO2 '= MAX {f2 (TAO), f3 (W)} (see FIG. 7). After calculating the provisional second provisional target evaporator temperature TEO2 ', the process proceeds to S1270.
S1270では、空調ECU40が第2暫定目標蒸発器温度TEO2を算出する。具体的には、仮の第2暫定目標蒸発器温度TEO2’と第1蒸発器温度f1(Tam)のうち、低い方の温度を第2暫定目標蒸発器温度TEO2として算出する。すなわち、TEO2=MIN{TEO2’、f1(Tam)}である。そして、S1270で第2暫定目標蒸発器温度TEO2を最終目標蒸発器温度TEOとした後にS130へ処理を進める。その後は、前述した制御と同じである。
In S1270, the
次に、第1実施形態による作用効果を述べると、熱負荷Wがフロスト発生熱負荷領域F内の場合には、空調ECU40が目標吹出温度TAOに基づいて決定される第2目標蒸発器温度f2(TAO)と、熱負荷Wに基づいて決定される第3目標蒸発器温度f3Wとを比較して、高い方の値を仮の第2暫定目標蒸発器温度TEO2’とする。
Next, the operational effects according to the first embodiment will be described. When the thermal load W is within the frost generation thermal load region F, the second target evaporator temperature f2 determined by the
これにより、第2目標蒸発器温度f2(TAO)のフロスト熱負荷領域Fでの蒸発器目標温度を、第3目標蒸発器温度f3(W)により、フロストが起きない蒸発器目標温度に高くして仮の第2暫定目標蒸発器温度TEO2’とすることができる。 Thereby, the evaporator target temperature in the frost heat load region F of the second target evaporator temperature f2 (TAO) is increased to the evaporator target temperature at which frost does not occur by the third target evaporator temperature f3 (W). Thus, the provisional second provisional target evaporator temperature TEO2 ′ can be obtained.
したがって、制御手段40が蒸発器温度Teを第2暫定目標蒸発器温度TEO2とするように可変容量圧縮機19の吐出冷媒流量を制御しても、蒸発器18にはフロストが発生せず、フロストに起因する可変容量圧縮機19の停止、つまり空調機能の停止を防止することができる。
Therefore, even if the control means 40 controls the discharge refrigerant flow rate of the
また、熱負荷Wがフロスト発生熱負荷領域F内であって、第1暫定目標蒸発器温度TEO1がフロスト最大目標蒸発器温度TEOHより小さい場合には、第3目標蒸発器温度f3(W)によりフロストが起きないように算出される第2暫定目標蒸発器温度TEO2を蒸発器の目標温度とすることができる。 When the heat load W is within the frost generation heat load region F and the first provisional target evaporator temperature TEO1 is smaller than the frost maximum target evaporator temperature TEOH, the third target evaporator temperature f3 (W) The second provisional target evaporator temperature TEO2 calculated so that frost does not occur can be used as the target temperature of the evaporator.
なお、第1暫定目標蒸発器温度TEO1が前記フロスト発生熱負荷領域Fにおける最大の蒸発器温度であるフロスト最大目標蒸発器温度TEOH以上の場合には、フロストは発生しないため、蒸発器温度Teを第1暫定目標蒸発器温度TEO1となるように制御すればよい。
(第2実施形態)
第1実施形態では、図7のように検出した熱負荷Wに応じた第3目標蒸発器温度f3(W)を算出した。本実施形態では、まず図9のように最大風量(500m3/h)時に上限熱負荷W(max)を発生する湿度100%空気の温度18℃(図9のTmax)、下限熱負荷W(min)を発生する湿度100%空気の温度15℃(図9のTmin)を求める。そして、この湿度100%の空気の温度Twetを外気温度Tamとして(Tam←Twet)、第3目標蒸発器温度f3(Tam←Twet)を算出している(図10)。なお、図9中黒丸は本発明者らの実測値である。
When the first provisional target evaporator temperature TEO1 is equal to or higher than the frost maximum target evaporator temperature TEOH that is the maximum evaporator temperature in the frost generation heat load region F, frost is not generated, and therefore the evaporator temperature Te is What is necessary is just to control so that it may become 1st temporary target evaporator temperature TEO1.
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the third target evaporator temperature f3 (W) corresponding to the detected thermal load W as shown in FIG. 7 is calculated. In this embodiment, first, as shown in FIG. 9, the temperature of the 100% humidity air that generates the upper limit heat load W (max) at the maximum air volume (500 m 3 / h) is 18 ° C. (Tmax in FIG. 9), and the lower limit heat load W ( min), the temperature of air with 100% humidity and 15 ° C. (Tmin in FIG. 9) is obtained. The third target evaporator temperature f3 (Tam ← Twet) is calculated using the air temperature Twet with 100% humidity as the outside air temperature Tam (Tam ← Twet) (FIG. 10). In FIG. 9, the black circles are measured values obtained by the present inventors.
これによると、エンタルピが一番大きい湿度100%の空気を外気温度Tamとして(Tam←Twet)、第3目標蒸発器温度f3(Tam←Twet)を算出するため安全側の目標蒸発器温度とすることができる。
(第3実施形態)
第1、第2実施形態では、外部可変容量型圧縮機19として、容量可変装置19bの制御電流Inにより図2のように低圧圧力Psの目標圧力を設定して、低圧圧力Psがこの目標圧力に維持されるように吐出容量を増減させるもの(低圧圧力制御式)を用いているが、第2実施形態では、外部可変容量型圧縮機19として、容量可変装置19bの制御電流Inにより図11のように圧縮機吐出流量の目標流量Groを設定して、圧縮機吐出流量が目標吐出流量Groに維持されるように吐出容量を増減させるもの(吐出流量制御式)を用いる。
According to this, 100% humidity air with the largest enthalpy is taken as the outside air temperature Tam (Tam ← Twet), and the third target evaporator temperature f3 (Tam ← Twet) is calculated as the safe target evaporator temperature. be able to.
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, as the external
より具体的に説明すると、第2実施形態による吐出流量制御式の外部可変容量型圧縮機19においては、その吐出側に絞り部を設けており、この絞り部前後に発生する差圧は吐出流量と比例関係にある。従って、この絞り部前後の差圧が目標差圧となるように吐出容量を増減させれば、圧縮機吐出流量が目標吐出流量Groに維持される。
More specifically, in the external
そこで、容量可変装置19bに、制御電流Inにより電磁力が決定される電磁機構を設け、この電磁機構により上記目標差圧に相当する電磁力を決定し、この目標差圧に相当する電磁力と絞り部前後の差圧による力との釣り合いにより弁開度を増減する弁機構を容量可変装置19bに備える。
Therefore, the
この弁機構の弁開度の増減により斜板室の圧力を制御することにより、斜板の傾斜角度を可変して圧縮機吐出容量を略0%〜100%の範囲で連続的に変化させることができる。このような吐出流量制御式の外部可変容量型圧縮機19を用いても第1実施形態と同様の作用効果を発揮できる。なお、吐出流量制御式の外部可変容量型圧縮機19は特開2001−107854号公報等により公知である。
By controlling the pressure in the swash plate chamber by increasing or decreasing the valve opening of the valve mechanism, the inclination angle of the swash plate can be varied to continuously change the compressor discharge capacity in the range of approximately 0% to 100%. it can. Even if such a discharge flow rate control type external
(第4実施形態)
第1〜第3実施形態では、いずれも、圧縮機として吐出容量を変更可能な外部可変容量型圧縮機19を用い、吐出容量の変更により吐出流量を変更する場合について説明したが、第4実施形態では図12に示すように圧縮機として電動圧縮機19を用いている。この電動圧縮機19は、モータ19cとこのモータ19cにより駆動される圧縮機構部19dとを一体化したものである。モータ19cは具体的には3相交流モータであり、また、圧縮機構部19dは周知のスクロール式圧縮機構である。
(Fourth embodiment)
In each of the first to third embodiments, the external
モータ19cに付与される3相交流電源の周波数をインバータ19eにより可変制御することによりモータ回転数を制御し、モータ回転数の高低に応じて電動圧縮機19の冷媒吐出流量を増減できる。インバータ19eは空調用制御装置40の制御出力により制御される。
The motor rotation speed is controlled by variably controlling the frequency of the three-phase AC power applied to the
この第4実施形態にでは蒸発器吹出温度(蒸発器温度)Teが最終目標蒸発器温度TEOとなるように、電動圧縮機19の回転数(すなわち、電動圧縮機19の冷媒吐出流量)を制御することにより、蒸発器温度Teを確実に最終目標蒸発器温度TEOに制御できる。 In the fourth embodiment, the rotational speed of the electric compressor 19 (that is, the refrigerant discharge flow rate of the electric compressor 19) is controlled so that the evaporator outlet temperature (evaporator temperature) Te becomes the final target evaporator temperature TEO. By doing so, the evaporator temperature Te can be reliably controlled to the final target evaporator temperature TEO.
第4実施形態においても、第1〜第3実施形態と同様に蒸発器温度Teが最終目標蒸発器温度TEOとなるように空調ECU40が電動圧縮機19の吐出冷媒流量を制御しても、蒸発器18にはフロストが発生せず、フロストに起因する圧縮機19の停止、つまり空調機能の停止を防止することができる。
Also in the fourth embodiment, even if the
このように、圧縮機として外部可変容量型圧縮機19の代わりに電動圧縮機19を用いても、第1〜第3実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
Thus, even if the
(他の実施形態)
上述の第1実施形態で述べた図8の第3目標蒸発器温度の特性図の決定は、ある形状の蒸発器18、HFC−134a、蒸発器18への最大風量(500m3/h)などのパラメータ値を有する場合の一例として、第3目標蒸発器温度の特性図の決定過程を示したものである。当然に蒸発器18の形状、冷媒の種類、蒸発器18への風量が変化しても、同様の手順により図7のような特性図を求めることができる。
(Other embodiments)
The determination of the characteristic graph of the third target evaporator temperature of FIG. 8 described in the first embodiment described above is based on the
また、第1〜第4実施形態では、冷媒としてHFC−134aを使用した例を示したが、本発明はR−12など他の冷媒を使用した凝縮サイクルや、冷媒に例えば二酸化炭素(CO2)を使用した超臨界冷凍サイクルにも適用可能である。 Moreover, although the example which used HFC-134a as a refrigerant | coolant was shown in 1st-4th embodiment, this invention is a condensation cycle using other refrigerant | coolants, such as R-12, and a carbon dioxide (CO2) is used for a refrigerant | coolant, for example. It can also be applied to a supercritical refrigeration cycle using
また、第1〜第3実施形態では、第2目標蒸発器温度(f2(TAO))と第3目標蒸発器温度(f3(W))とを比較して、高い方の値を仮の第2暫定目標蒸発器温度(TEO2’)とし、その後仮の第2暫定目標蒸発器温度(TEO2’)と第1目標蒸発器温度(f1(Tam))とを比較して低い方の値を第2暫定目標蒸発器温度(TEO2)とする例を示した。 In the first to third embodiments, the second target evaporator temperature (f2 (TAO)) is compared with the third target evaporator temperature (f3 (W)), and the higher value is set as a temporary first value. 2 provisional target evaporator temperature (TEO2 ′), and then the provisional second provisional target evaporator temperature (TEO2 ′) is compared with the first target evaporator temperature (f1 (Tam)) to determine the lower value. 2 shows an example in which the provisional target evaporator temperature (TEO2) is used.
しかし、第1目標蒸発器温度f1(Tam)が目的とする防曇効果によっては、第3目標蒸発器温度f3(W)、f3(Tam←Twet)でフロストを回避した蒸発器目標温度が、第1目標蒸発器温度f1(Tam)によりフロストする第2暫定目標蒸発器温度TEO2となる場合がある。そのため、第3目標蒸発器温度f3(W)が第2目標蒸発器温度f2(TAO)よりも高い値の場合には、第3目標蒸発器温度f3(W)の値が第1目標蒸発器温度f1(Tam)に関わらず第2暫定目標蒸発器温度TEO2となるようにしてもよい。 However, depending on the anti-fogging effect intended by the first target evaporator temperature f1 (Tam), the evaporator target temperature that avoids frost at the third target evaporator temperature f3 (W), f3 (Tam ← Twet), There is a case where the second temporary target evaporator temperature TEO2 is frosted by the first target evaporator temperature f1 (Tam). Therefore, when the third target evaporator temperature f3 (W) is higher than the second target evaporator temperature f2 (TAO), the value of the third target evaporator temperature f3 (W) is the first target evaporator. You may make it become 2nd temporary target evaporator temperature TEO2 irrespective of temperature f1 (Tam).
11…ケース、17…送風機、18…蒸発器、19…可変容量圧縮機、
40…制御手段(空調ECU)、41a…蒸発器温度検出手段(蒸発器温度センサ)、
41b…流入空気湿度検出手段(吸込空気温度センサ)、
41c…外気温度検出手段(外気温センサ)、
41d…流入空器温度検出手段(内気温センサ)、
Tam…外気温、Tr…内気温、RH…吸込空気の湿度、Te…蒸発器温度、
TAO…目標吹出温度、TEO1…第1暫定目標蒸発器温度、
TEO2’…仮の第2暫定目標蒸発器温度、TEO2…第2暫定目標蒸発器温度、
TEOH…フロスト最大目標蒸発器温度、f1(Tam)…第1目標蒸発器温度、
f2(TAO)…第2目標蒸発器温度、f3(W)…第3目標蒸発器温度、
F…フロスト熱負荷領域、In…制御信号、W…蒸発器の熱負荷。
11 ... Case, 17 ... Blower, 18 ... Evaporator, 19 ... Variable capacity compressor,
40 ... control means (air conditioning ECU), 41a ... evaporator temperature detection means (evaporator temperature sensor),
41b ... Inflow air humidity detection means (suction air temperature sensor),
41c: outside air temperature detecting means (outside air temperature sensor),
41d ... Inflow air temperature detection means (inside air temperature sensor),
Tam ... outside temperature, Tr ... inside temperature, RH ... intake air humidity, Te ... evaporator temperature,
TAO ... target blowing temperature, TEO1 ... first provisional target evaporator temperature,
TEO2 '... Temporary second provisional target evaporator temperature, TEO2 ... Second provisional target evaporator temperature,
TEOH: Frost maximum target evaporator temperature, f1 (Tam): First target evaporator temperature,
f2 (TAO): second target evaporator temperature, f3 (W): third target evaporator temperature,
F: Frost heat load region, In: control signal, W: heat load of the evaporator.
Claims (4)
前記ケース(11)内に配置され、前記空調対象空間への空気流れを作る送風機(17)と、
吐出冷媒流量を外部からの制御信号(In)により制御可能な構成になっている可変容量圧縮機(19)と、
前記圧縮機(19)の吸入側に接続され、前記空調対象空間へ流れる空気から吸熱して低圧冷媒を蒸発させる蒸発器(18)と、
前記可変容量圧縮機(19)の吐出冷媒流量を制御する制御手段(40)とを備え、
前記制御手段(40)は前記蒸発器(18)に流入する空気の熱負荷(W)を算出し、さらに、前記熱負荷(W)が予め与えられたフロストが発生する熱負荷領域(F)内か外かを判定し、
前記熱負荷(W)が前記フロスト発生熱負荷領域(F)外の場合には、前記空調対象空間内の熱負荷に基づいて前記可変容量圧縮機(19)の吐出冷媒流量を制御し、
前記熱負荷(W)が前記フロスト発生熱負荷領域(F)内の場合には、前記可変容量圧縮機(19)の吐出冷媒流量を前記空調対象空間内の熱負荷に基づいて算出される吐出冷媒流量よりも少ない流量に制御するようになっていることを特徴とする冷凍サイクル装置。 A case (11) that forms a passage for air flowing into the air-conditioned space;
A blower (17) disposed in the case (11) and creating an air flow to the air-conditioned space;
A variable capacity compressor (19) configured to control the discharge refrigerant flow rate by an external control signal (In);
An evaporator (18) connected to the suction side of the compressor (19), which absorbs heat from the air flowing into the air-conditioned space and evaporates low-pressure refrigerant;
Control means (40) for controlling the flow rate of refrigerant discharged from the variable capacity compressor (19),
The control means (40) calculates the heat load (W) of the air flowing into the evaporator (18), and further the heat load region (F) where the frost given the heat load (W) is generated. Determine whether it is inside or outside,
When the heat load (W) is outside the frost generation heat load region (F), the discharge refrigerant flow rate of the variable capacity compressor (19) is controlled based on the heat load in the air conditioning target space,
When the heat load (W) is within the frost generation heat load region (F), the discharge refrigerant flow rate of the variable capacity compressor (19) is calculated based on the heat load in the space to be air-conditioned. A refrigeration cycle apparatus that is controlled to a flow rate smaller than a refrigerant flow rate.
前記ケース(11)内に配置され、前記空調対象空間への空気流れを作る送風機(17)と、
前記ケース(11)内に配置され、前記空調対象空間へ流れる空気から吸熱して低圧冷媒を蒸発させる蒸発器(18)と、
前記蒸発器(18)の冷媒流れ下流側に接続され、外部からの制御信号(In)により吐出容量を変更して吐出冷媒流量を制御可能な構成になっている可変容量圧縮機(19)と、
前記蒸発器(18)の温度を検出する蒸発器温度検出手段(41a)と、
前記空調対象空間外の空気温度を検出する外気温度検出手段(41c)と、
前記蒸発器温度検出手段(41a)および前記外気温度検出手段(41c)の検出信号が入力され、前記可変容量圧縮機(19)へ前記制御信号(In)を出力する制御手段(40)とを備え、
前記制御手段(40)は、少なくとも前記外気温検出手段(41c)の検出温度(Tam)により決定される第1目標蒸発器温度(f1(Tam))と、前記空調対象空間へ吹き出す空気の目標吹出温度(TAO)により決定される第2目標蒸発器温度(f2(TAO))とに基づいて第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)を算出し、
さらに、前記制御手段(40)は前記蒸発器(18)に流入する空気の熱負荷(W)と、前記熱負荷(W)により決定される第3目標蒸発器温度(f3(W))とを算出し、
前記制御手段(40)には予めフロストが発生する熱負荷領域(F)が与えられており、
前記熱負荷(W)が前記フロスト発生熱負荷領域(F)外の場合には、前記制御手段(40)は前記蒸発器温度検出手段(41a)の検出する蒸発器温度(Te)が前記第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)となるように前記制御信号(In)を出力し、
前記熱負荷(W)が前記フロスト発生熱負荷領域(F)内の場合には、前記制御手段(40)は少なくとも前記第2目標蒸発器温度(f2(TAO))と前記第3目標蒸発器温度(f3(W))とを比較して、高い方の値を仮の第2暫定目標蒸発器温度(TEO2’)とし、
さらに、前記制御手段(40)は少なくとも前記仮の第2暫定目標蒸発器温度(TEO2’)と前記外気温度検出手段(41c)の検出温度(Tam)とに基づいて第2暫定目標蒸発器温度(TEO2)を算出し、
前記蒸発器温度(Te)が前記第2暫定目標蒸発器温度(TEO2)となるように前記制御信号(In)を出力するようになっていることを特徴とする冷凍サイクル装置。 A case (11) that forms a passage for air flowing into the air-conditioned space;
A blower (17) disposed in the case (11) and creating an air flow to the air-conditioned space;
An evaporator (18) disposed in the case (11), which absorbs heat from the air flowing into the air-conditioning target space and evaporates the low-pressure refrigerant;
A variable capacity compressor (19) connected to the refrigerant flow downstream side of the evaporator (18) and configured to control the discharge refrigerant flow rate by changing the discharge capacity by an external control signal (In); ,
Evaporator temperature detecting means (41a) for detecting the temperature of the evaporator (18);
An outside air temperature detecting means (41c) for detecting an air temperature outside the air conditioning target space;
Control means (40) for receiving detection signals of the evaporator temperature detection means (41a) and the outside air temperature detection means (41c) and outputting the control signal (In) to the variable capacity compressor (19). Prepared,
The control means (40) includes at least a first target evaporator temperature (f1 (Tam)) determined by a detected temperature (Tam) of the outside air temperature detection means (41c) and a target of air blown out to the air-conditioning target space. A first provisional target evaporator temperature (TEO1) is calculated based on the second target evaporator temperature (f2 (TAO)) determined by the blowing temperature (TAO),
Further, the control means (40) includes a heat load (W) of air flowing into the evaporator (18), and a third target evaporator temperature (f3 (W)) determined by the heat load (W). To calculate
The control means (40) is provided with a heat load region (F) where frost is generated in advance,
When the heat load (W) is outside the frost generation heat load region (F), the control means (40) has the evaporator temperature (Te) detected by the evaporator temperature detection means (41a) as the first temperature. 1 to output the control signal (In) so as to be the temporary target evaporator temperature (TEO1),
When the heat load (W) is within the frost generation heat load region (F), the control means (40) at least the second target evaporator temperature (f2 (TAO)) and the third target evaporator. Comparing with the temperature (f3 (W)), the higher value is set as the temporary second temporary target evaporator temperature (TEO2 ′),
Further, the control means (40) is configured to determine the second provisional target evaporator temperature based on at least the provisional second provisional target evaporator temperature (TEO2 ′) and the detected temperature (Tam) of the outside air temperature detection means (41c). (TEO2) is calculated,
The refrigeration cycle apparatus, wherein the control signal (In) is output so that the evaporator temperature (Te) becomes the second provisional target evaporator temperature (TEO2).
前記制御手段(40)は、前記熱負荷(W)が前記フロスト発生熱負荷領域(F)内であって、前記第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)が前記フロスト最大目標蒸発器温度(TEOH)以上の場合には、前記蒸発器温度検出手段(41a)の検出する蒸発器温度(Te)が前記第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)となるように前記制御信号(In)を出力し、
一方、前記熱負荷(W)が前記フロスト発生熱負荷領域(F)内であって、前記第1暫定目標蒸発器温度(TEO1)が前記フロスト最大目標蒸発器温度(TEOH)未満の場合には、前記蒸発器温度検出手段(41a)の検出する蒸発器温度(Te)が前記第2暫定目標蒸発器温度(TEO2)となるように前記制御信号(In)を出力するようになっていることを特徴とする請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 The control means (40) is provided with a frost maximum target evaporator temperature (TEOH) which is a maximum evaporator temperature in the frost generation heat load region (F),
The control means (40) is configured such that the thermal load (W) is within the frost generation thermal load region (F), and the first temporary target evaporator temperature (TEO1) is the frost maximum target evaporator temperature (TEOH). In the above case, the control signal (In) is output so that the evaporator temperature (Te) detected by the evaporator temperature detecting means (41a) becomes the first provisional target evaporator temperature (TEO1). ,
On the other hand, when the heat load (W) is within the frost generation heat load region (F) and the first provisional target evaporator temperature (TEO1) is lower than the frost maximum target evaporator temperature (TEOH). The control signal (In) is output so that the evaporator temperature (Te) detected by the evaporator temperature detecting means (41a) becomes the second temporary target evaporator temperature (TEO2). The refrigeration cycle apparatus according to claim 2.
前記蒸発器(18)に流入する空気の湿度を検出する流入空気湿度検出手段(41b)とを備え、
前記制御手段(40)には、前記流入空気温度検出手段(41c、41d)および前記流入空気湿度検出手段(41b)の検出信号が入力されており、
前記制御手段(40)は、少なくとも前記流入空気温度検出手段(41c、41d)の検出温度(Tam、Tr)、前記流入空気湿度検出手段(41b)の検出湿度(RH)および前記送風機(17)の送風量とに基づいて前記熱負荷(W)を算出するようになっていることを特徴とする請求項2または3に記載の冷凍サイクル装置。
Inflow air temperature detection means (41c, 41d) for detecting the temperature of the air flowing into the evaporator (18);
Inflow air humidity detection means (41b) for detecting the humidity of the air flowing into the evaporator (18),
Detection signals of the inflow air temperature detection means (41c, 41d) and the inflow air humidity detection means (41b) are input to the control means (40),
The control means (40) includes at least detection temperatures (Tam, Tr) of the inflow air temperature detection means (41c, 41d), detection humidity (RH) of the inflow air humidity detection means (41b), and the blower (17). The refrigeration cycle apparatus according to claim 2 or 3, wherein the thermal load (W) is calculated based on the amount of air blown.
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