JP2009281191A - 圧縮機保護制御方法及びこの制御方法を用いた冷凍サイクル - Google Patents
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Abstract
【課題】二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルにおいて、吐出温度の上昇時に圧縮機の吐出量を増大させる運転を防ぐように制御することにより圧縮機の耐久性を向上させると共に、使用するパラメータの数を低減した容易な方法によって行われる圧縮機保護制御方法を提供することを課題とする。
【解決手段】二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクル101に用いられる圧縮機保護制御方法においては、圧縮機1から吐出される冷媒の吐出圧力が検知され、圧縮機1から吐出される冷媒の吐出温度が検知され、検知された吐出圧力に対応する理論吐出温度に基づいて基準吐出温度が算出される。さらに、検知された吐出温度が基準吐出温度以上となる場合、検知された吐出温度が基準吐出温度より低くなるように、圧縮機1が制御される。
【選択図】図1
【解決手段】二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクル101に用いられる圧縮機保護制御方法においては、圧縮機1から吐出される冷媒の吐出圧力が検知され、圧縮機1から吐出される冷媒の吐出温度が検知され、検知された吐出圧力に対応する理論吐出温度に基づいて基準吐出温度が算出される。さらに、検知された吐出温度が基準吐出温度以上となる場合、検知された吐出温度が基準吐出温度より低くなるように、圧縮機1が制御される。
【選択図】図1
Description
この発明は二酸化炭素冷媒を使用した冷凍サイクルにおける圧縮機保護制御方法及びこの制御方法を用いた冷凍サイクルに関する。
従来、自動車等に使用されるエアーコンディショナの冷凍サイクルにおいて、冷媒としてフロン及び代替フロンが用いられてきた。しかしながら、これらのフロン系冷媒は地球温暖化等の地球環境に悪影響を与えるため、フロン系冷媒に変わる新しい冷媒として地球環境負荷の小さい自然系冷媒に期待が集められている。特に、自然系冷媒の中でも毒性や可燃性を有さない二酸化炭素が注目を浴びている。
また、エアーコンディショナの冷凍サイクルは、この冷凍サイクル内を流通する冷媒の蒸発時の吸熱作用によって、外気を冷却する。また、冷凍サイクルは、圧縮機、放熱器、膨張弁及び蒸発器が一連の回路として接続されて構成され、所望の冷却能力又は冷却効率を得るために様々な方法により制御される冷凍サイクルが提案されている。
また、エアーコンディショナの冷凍サイクルは、この冷凍サイクル内を流通する冷媒の蒸発時の吸熱作用によって、外気を冷却する。また、冷凍サイクルは、圧縮機、放熱器、膨張弁及び蒸発器が一連の回路として接続されて構成され、所望の冷却能力又は冷却効率を得るために様々な方法により制御される冷凍サイクルが提案されている。
例えば、特許文献1には、吐出容量を変更可能な可変容量型圧縮機を備える冷凍サイクルが記載されている。この冷凍サイクルでは、蒸発器と圧縮機の吸入室との間における2点間において測定される差圧、又は圧縮機の吐出室と凝縮器(放熱器)との間における2点間において測定される差圧の実測値を、室内空気の温度等の外部情報に基づいて演算された設定差圧に近づけるように、圧縮機の吐出容量が制御される。2点間の差圧(圧力損失)は冷媒の流量と正の相関を示すため、この冷凍サイクルにおいては、所望の冷却能力を確保するために、差圧を使用して圧縮機の吐出側の冷媒流量が制御されている。
また、特許文献2の冷凍サイクルでは、凝縮器(放熱器)での凝縮温度、蒸発器での蒸発温度及び外気温と、可変容量型圧縮機の圧縮能力とから、圧縮機から吐出される冷媒の目標吐出温度を設定し、吐出温度の実測値を目標吐出温度に近づけるように、膨張弁の開度が制御される。なお、目標吐出温度は圧縮機の吸入温度と蒸発温度との差である過熱度と相関があり、冷却能力の確保に最適な目標吐出温度は、最適な過熱度に対応している。従って、この冷凍サイクルでは、所望の冷却効果を得るために、吐出温度を制御することにより、過熱度が制御されている。
しかしながら、特許文献1に記載された2点間の差圧に基づき冷媒流量を制御する方法では、冷凍サイクル全体における冷媒量が不足すると差圧が小さくなるため、設定差圧に近づけるべく吐出容量を増大させるように制御される。従って、冷媒流量の減少に伴う潤滑不足の状態にて、圧縮機が高容量で運転されることとなるため、耐久性の面で厳しい状態で圧縮機が運転されることになるという問題がある。
また、特許文献2に記載された過熱度を制御する方法では、凝縮温度、蒸発温度、外気温、及び圧縮機の圧縮能力等の複数のパラメータに基づき吐出温度が制御されるため、その制御は複雑となるという問題がある。
また、特許文献2に記載された過熱度を制御する方法では、凝縮温度、蒸発温度、外気温、及び圧縮機の圧縮能力等の複数のパラメータに基づき吐出温度が制御されるため、その制御は複雑となるという問題がある。
この発明は、これらのような問題点を解決するためになされたもので、冷凍サイクル全体における冷媒量の不足時に圧縮機の吐出量を増大させる運転を防ぐように制御することにより、圧縮機の耐久性を向上させると共に、使用するパラメータの数を低減することによりその制御を容易にする、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルにおける圧縮機保護制御方法及びこの制御方法を用いた冷凍サイクルを提供することを目的とする。
この発明に係る圧縮機保護制御方法は、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルに用いられる圧縮機保護制御方法であって、圧縮機から吐出される冷媒の吐出圧力を検知し、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を検知し、検知された吐出圧力に対応する理論吐出温度に基づいて基準吐出温度を算出すると共に、検知された吐出温度が基準吐出温度以上となる場合、検知された吐出温度が基準吐出温度より低くなるように、圧縮機を制御することを特徴とするものである。
二酸化炭素冷媒において、吐出圧力に対応する理論吐出温度は、外気温等の外部条件によらず、狭く限定された範囲内の値となる。一方、例えば、フロン系冷媒において、吐出圧力に対応する理論吐出温度は、外気温等の外部条件により広い範囲で変化する。すなわち、フロン系冷媒に比べ二酸化炭素冷媒は、吐出圧力に対して外部条件による理論吐出温度の変動が小さくなっているため、二酸化炭素冷媒における吐出圧力に対応する理論吐出温度は、上述の対応する範囲内において特定した値に定義することができる。よって、二酸化炭素冷媒において、理論吐出温度に基づいて算出される基準吐出温度は、外気温等の外部条件によらず特定された値で算出される。
従って、吐出圧力に基づき算出される基準吐出温度及び吐出温度による、つまり吐出圧力及び吐出温度の2つのパラメータによる簡易な制御により、圧縮機保護制御が行われる。
また、冷凍サイクル全体における冷媒量の不足時には冷媒の吐出温度が上昇するが、吐出温度が基準吐出温度以上となった場合、吐出温度を低下させるために吐出量を減少させるように圧縮機が制御される。すなわち、吐出温度の上昇時に、吐出量を増大するような高負荷状態に圧縮機は制御されないため、その耐久性を向上することができる。
従って、吐出圧力に基づき算出される基準吐出温度及び吐出温度による、つまり吐出圧力及び吐出温度の2つのパラメータによる簡易な制御により、圧縮機保護制御が行われる。
また、冷凍サイクル全体における冷媒量の不足時には冷媒の吐出温度が上昇するが、吐出温度が基準吐出温度以上となった場合、吐出温度を低下させるために吐出量を減少させるように圧縮機が制御される。すなわち、吐出温度の上昇時に、吐出量を増大するような高負荷状態に圧縮機は制御されないため、その耐久性を向上することができる。
この発明に係る冷凍サイクルは、上述の圧縮機保護制御方法を使用した冷凍サイクルであることを特徴とする。
この発明によれば、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルにおける圧縮機保護制御方法及びこの制御方法を用いた冷凍サイクルは、吐出温度の上昇時に圧縮機の吐出量を増大させる運転を防ぐように制御することにより圧縮機の耐久性を向上させることができる。また、この制御方法は、使用するパラメータの数を低減した容易な方法によって行うことを可能にする。
以下に、この発明の実施の形態について、添付図に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1を使用して、この発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル101の構成を示す。この冷凍サイクル101は、車両に搭載され、冷媒として二酸化炭素を使用し、二酸化炭素冷媒は高圧圧力が臨界圧力以上(超臨界状態)となる。
実施の形態1.
図1を使用して、この発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル101の構成を示す。この冷凍サイクル101は、車両に搭載され、冷媒として二酸化炭素を使用し、二酸化炭素冷媒は高圧圧力が臨界圧力以上(超臨界状態)となる。
冷凍サイクル101は、外部から吸入した冷媒を圧縮し高温高圧の状態にして吐出する圧縮機1を備える。圧縮機1は、その吐出容量を可変とし、通電状態で駆動力の伝達を行い、非通電状態で駆動力の遮断を行う電磁クラッチ42によって車両のエンジン41と接続されており、エンジン41の動力によって駆動する。
さらに、冷凍サイクル101において、圧縮機1の吐出室10に連通するガスクーラ(放熱器)21が設けられ、ガスクーラ21は、圧縮機1から吐出された高温高圧の超臨界状態にある冷媒を、外気と熱交換させることにより冷却する。また、ガスクーラ21には、外気を送風することにより熱交換を促進させる電動ファン21aが設けられている。
さらに、冷凍サイクル101において、圧縮機1の吐出室10に連通するガスクーラ(放熱器)21が設けられ、ガスクーラ21は、圧縮機1から吐出された高温高圧の超臨界状態にある冷媒を、外気と熱交換させることにより冷却する。また、ガスクーラ21には、外気を送風することにより熱交換を促進させる電動ファン21aが設けられている。
また、ガスクーラ21における冷却された冷媒の出口側に連通する膨張弁22が設けられ、膨張弁22はガスクーラ21から送られた冷媒を膨張及び減圧する。
さらに、膨張弁22における冷媒の出口側に連通するエバポレータ(蒸発器)23が設けられている。エバポレータ23においては、膨張弁22により減圧された冷媒が外気と熱交換を行う。また、エバポレータ23には、送風機23aが設けられており、送風機23aは、エバポレータ23を介して車室の内気又は外気を車室内に送る。さらに、エバポレータ23における冷媒の出口側は、圧縮機1の吸入室9に連通する。
さらに、膨張弁22における冷媒の出口側に連通するエバポレータ(蒸発器)23が設けられている。エバポレータ23においては、膨張弁22により減圧された冷媒が外気と熱交換を行う。また、エバポレータ23には、送風機23aが設けられており、送風機23aは、エバポレータ23を介して車室の内気又は外気を車室内に送る。さらに、エバポレータ23における冷媒の出口側は、圧縮機1の吸入室9に連通する。
また、圧縮機1及びガスクーラ21の間において、吐出圧力センサ31及び吐出温度センサ32が設けられている。
吐出圧力センサ31及び吐出温度センサ32は、冷凍サイクル101の動作を制御するエアコンECU24にそれぞれ電気的に接続されており、吐出圧力センサ31が検知した吐出圧力情報及び吐出温度センサ32が検知した吐出温度情報が、エアコンECU24に送られる。
さらに、エバポレータ23には、送風機23aによりエバポレータ23から吹き出した空気の温度を検知する吹出温度センサ33が設けられている。吹出温度センサ33はエアコンECU24に電気的に接続され、検知した吹出温度情報は、エアコンECU24に送られる。
吐出圧力センサ31及び吐出温度センサ32は、冷凍サイクル101の動作を制御するエアコンECU24にそれぞれ電気的に接続されており、吐出圧力センサ31が検知した吐出圧力情報及び吐出温度センサ32が検知した吐出温度情報が、エアコンECU24に送られる。
さらに、エバポレータ23には、送風機23aによりエバポレータ23から吹き出した空気の温度を検知する吹出温度センサ33が設けられている。吹出温度センサ33はエアコンECU24に電気的に接続され、検知した吹出温度情報は、エアコンECU24に送られる。
また、エアコンECU24は、電磁クラッチ42、膨張弁22、電動ファン21a及び送風機23aと電気的に接続されており、これらの動作の制御を行っている。さらに、エアコンECU24は、車両の状態を制御するエンジンECU25と電気的に接続されて相互に情報の交換を行っており、エンジンECU25による車両の情報に基づいて冷凍サイクル101の制御を行っている。
次に、圧縮機1の構成を以下に示す。
圧縮機1は、シリンダブロック2と、その両端に接合されたフロントハウジング3及びリヤハウジング4を備える。また、フロントハウジング3の内部にはクランク室5が形成されている。クランク室5には、シリンダブロック2に貫入する駆動シャフト6が回転自在に設けられ、駆動シャフト6はフロントハウジング3から突出し、電磁クラッチ42を介して車両のエンジン41に接続されている。
さらに、クランク室5において、駆動シャフト6に斜板7が設けられている。斜板7は、駆動シャフト6と同期回転し、駆動シャフト6に対する傾斜角度を変更可能としている。また、斜板7には、円筒形状をした複数のピストン8が、駆動シャフト6を中心として環状に設けられている。ピストン8は、シリンダブロック2に形成されたシリンダボア2a内に収容され、斜板7の回転に伴って、シリンダボア2a内を往復運動する。
圧縮機1は、シリンダブロック2と、その両端に接合されたフロントハウジング3及びリヤハウジング4を備える。また、フロントハウジング3の内部にはクランク室5が形成されている。クランク室5には、シリンダブロック2に貫入する駆動シャフト6が回転自在に設けられ、駆動シャフト6はフロントハウジング3から突出し、電磁クラッチ42を介して車両のエンジン41に接続されている。
さらに、クランク室5において、駆動シャフト6に斜板7が設けられている。斜板7は、駆動シャフト6と同期回転し、駆動シャフト6に対する傾斜角度を変更可能としている。また、斜板7には、円筒形状をした複数のピストン8が、駆動シャフト6を中心として環状に設けられている。ピストン8は、シリンダブロック2に形成されたシリンダボア2a内に収容され、斜板7の回転に伴って、シリンダボア2a内を往復運動する。
また、リヤハウジング4の内部において、その中央部には吸入室9が形成され、その外周を囲うように吐出室10が環状に形成されている。吸入室9は、図示しない吸入弁を介してシリンダボア2aに連通し、また、エバポレータ23に連通する。吐出室10は、図示しない吐出弁を介してシリンダボア2aに連通し、また、ガスクーラ21に連通する。
さらに、リヤハウジング4には、制御弁11が設けられている。制御弁11は、給気通路11aを介してクランク室5に連通し、給気通路11bを介して吐出室10に連通する。なお、制御弁11はエアコンECU24に電気的に接続されており、エアコンECU24の指令によってその開度が調節され、給気通路11a,11b間の連通を調節する。また、クランク室5は、抽気通路11cを介して吸入室9に連通する。
さらに、リヤハウジング4には、制御弁11が設けられている。制御弁11は、給気通路11aを介してクランク室5に連通し、給気通路11bを介して吐出室10に連通する。なお、制御弁11はエアコンECU24に電気的に接続されており、エアコンECU24の指令によってその開度が調節され、給気通路11a,11b間の連通を調節する。また、クランク室5は、抽気通路11cを介して吸入室9に連通する。
従って、制御弁11の開度を調節することで、給気通路11a,11bによる吐出室10からクランク室5への冷媒の導入量と、抽気通路11cによるクランク室5から吸入室9への冷媒の導出量とのバランスが制御され、クランク室5内の圧力が決定される。よって、クランク室5内とシリンダボア2a内との差圧に基づいて斜板7の傾斜角度が任意に変更され、圧縮機1のピストン8のストローク量、すなわち吐出容量が任意に変更される。
次に、図1及び2を使用して、この発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル101の動作を示す。
図1を参照して、この冷凍サイクル101を作動させる図示しないエアコンスイッチがON状態にされると、エアコンECU24によって通電されて電磁クラッチ42が接続される。よって、エンジン41の駆動力が電磁クラッチ42を介して圧縮機1に伝達され、圧縮機1が駆動される。
圧縮機1は駆動されると、駆動シャフト6と共に斜板7が回転し、ピストン8はシリンダボア2a内を往復運動する。ピストン8が上死点から下死点に向かって摺動すると、図示しない吸入弁が開かれ、吸入室9を介してシリンダボア2aに冷媒が吸入される。さらに、ピストン8が下死点に達し、上死点に向かって摺動すると、シリンダボア2a内の冷媒はピストン8によって圧縮される。圧縮された冷媒は、図示しない吐出弁を開き、吐出室10を介して外部に放出される。
図1を参照して、この冷凍サイクル101を作動させる図示しないエアコンスイッチがON状態にされると、エアコンECU24によって通電されて電磁クラッチ42が接続される。よって、エンジン41の駆動力が電磁クラッチ42を介して圧縮機1に伝達され、圧縮機1が駆動される。
圧縮機1は駆動されると、駆動シャフト6と共に斜板7が回転し、ピストン8はシリンダボア2a内を往復運動する。ピストン8が上死点から下死点に向かって摺動すると、図示しない吸入弁が開かれ、吸入室9を介してシリンダボア2aに冷媒が吸入される。さらに、ピストン8が下死点に達し、上死点に向かって摺動すると、シリンダボア2a内の冷媒はピストン8によって圧縮される。圧縮された冷媒は、図示しない吐出弁を開き、吐出室10を介して外部に放出される。
圧縮機1において高温高圧とされ臨界圧力以上となる超臨界状態となった冷媒は、圧縮機1の吐出室10より吐出されてガスクーラ21に送られる。高温高圧の冷媒は、ガスクーラ21において、電動ファン21aによって送風された外気と熱交換することによって放熱し、低温高圧状態となる。
さらに、ガスクーラ21の低温高圧状態の冷媒は、膨張弁22に送られる。冷媒は、膨張弁22において減圧され、気相状態から低温低圧の気液二相状態となり、エバポレータ23に送られる。
さらに、ガスクーラ21の低温高圧状態の冷媒は、膨張弁22に送られる。冷媒は、膨張弁22において減圧され、気相状態から低温低圧の気液二相状態となり、エバポレータ23に送られる。
また、低温低圧の冷媒は、エバポレータ23において、送風機23aによって送風された空気と熱交換することによって吸熱し、気化する。また、冷媒によって吸熱・冷却された送風機23aによる空気は、車室内に送られる。
エバポレータ23において気化した低圧状態の冷媒は、圧縮機1の吸入室9に送られ、圧縮機1において再び高温高圧された後、吐出される。
従って、冷凍サイクル101は、上述のような一連の冷凍サイクルを繰り返して行う。
エバポレータ23において気化した低圧状態の冷媒は、圧縮機1の吸入室9に送られ、圧縮機1において再び高温高圧された後、吐出される。
従って、冷凍サイクル101は、上述のような一連の冷凍サイクルを繰り返して行う。
また、この冷凍サイクル101は、エアコンECU24によって以下のような制御を受ける。
エアコンECU24は、吹出温度センサ33の検知温度とエバポレータ23から吹き出す空気の目標温度とを比較し、膨張弁22の開度を制御する。上述の目標温度に対して、吹出温度センサ33の検知温度が低い場合は、膨張弁22の開度は絞られて冷却能力が減少され、反対に、吹出温度センサ33の検知温度が高い場合は、膨張弁22の開度は拡げられて冷却能力が向上される。
エアコンECU24は、吹出温度センサ33の検知温度とエバポレータ23から吹き出す空気の目標温度とを比較し、膨張弁22の開度を制御する。上述の目標温度に対して、吹出温度センサ33の検知温度が低い場合は、膨張弁22の開度は絞られて冷却能力が減少され、反対に、吹出温度センサ33の検知温度が高い場合は、膨張弁22の開度は拡げられて冷却能力が向上される。
さらに、エアコンECU24は、吹出温度センサ33の検知温度とエバポレータ23から吹き出す空気の目標温度とを比較し、制御弁11に流す電流値を変更して圧縮機1の吐出容量を制御する。上述の目標温度に対して、吹出温度センサ33の検知温度が低い場合は、電流値を減少させることで制御弁11の開度は増大され、圧縮機1の吐出容量が減少され、反対に、吹出温度センサ33の検知温度が高い場合は、電流値を増大させることで制御弁11の開度は縮小され、圧縮機1の吐出容量が増大される。
一方、エアコンECU24に含まれる記憶回路には、圧縮機1の吐出圧力から求められる理論吐出温度に基づき設定された基準吐出温度と、吐出圧力とを対応つけたテーブルが記憶されている。
ここで、圧縮機1の吐出圧力から理論吐出温度を導き、さらに基準吐出温度を導く方法について、以下に説明する。
図2を参照すると、二酸化炭素冷媒及びフロン系冷媒における圧縮機1による吐出圧力Pと吐出温度Tとの関係図が示されている。
ここで、圧縮機1の吐出圧力から理論吐出温度を導き、さらに基準吐出温度を導く方法について、以下に説明する。
図2を参照すると、二酸化炭素冷媒及びフロン系冷媒における圧縮機1による吐出圧力Pと吐出温度Tとの関係図が示されている。
二酸化炭素冷媒において、圧縮機1の吐出圧力に対応する吐出温度である理論吐出温度は、外気温等の外部条件により一点鎖線51a〜51b間の値となる。一方、フロン系冷媒において、圧縮機1の吐出圧力に対応する理論吐出温度は、外気温等の外部条件により二点鎖線52a〜52b間の値となる。すなわち、フロン系冷媒に比べ二酸化炭素冷媒は、吐出圧力に対して外部条件による理論吐出温度の変動が小さくなっている。よって、二酸化炭素冷媒においては、吐出圧力から求まる理論吐出温度を一点鎖線51a又は実線50から求まる値に定義したとしても、実際の理論吐出温度との差異は小さい。
そこで、例えば、一点鎖線51aに示される関係を使用して、吐出圧力に対応する理論吐出温度を定義することができる。さらに、この定義された理論吐出温度に対して、所定の加算温度を加算して、基準吐出温度が設定される。この所定の加算温度は、圧縮機1の耐久性を向上させるために圧縮機1の運転に保護制御をかけることを目的として設定されるものであり、理論吐出温度に加算されて圧縮機1の許容吐出温度を設定するものである。例えば、所定の加算温度として20℃等が理論吐出温度に加算される。よって、基準吐出温度は、圧縮機1の吐出圧力に対応して設定された許容吐出温度であり、外部条件による影響を受けないものとなっている。
そこで、例えば、一点鎖線51aに示される関係を使用して、吐出圧力に対応する理論吐出温度を定義することができる。さらに、この定義された理論吐出温度に対して、所定の加算温度を加算して、基準吐出温度が設定される。この所定の加算温度は、圧縮機1の耐久性を向上させるために圧縮機1の運転に保護制御をかけることを目的として設定されるものであり、理論吐出温度に加算されて圧縮機1の許容吐出温度を設定するものである。例えば、所定の加算温度として20℃等が理論吐出温度に加算される。よって、基準吐出温度は、圧縮機1の吐出圧力に対応して設定された許容吐出温度であり、外部条件による影響を受けないものとなっている。
従って、二酸化炭素冷媒における吐出圧力と基準吐出温度とを対応つけたテーブルは、例えば、図2の一点鎖線51aから求まる関係と理論吐出温度に加算される所定の加算温度とに基づいて決められる。なお、エアコンECU24は、上述のテーブルの代わりに図2の一点鎖線51a又は実線50等の関係図、或いはこれらから求まる関係式を、記憶回路に直接記憶し、記憶回路からの情報に基づき基準吐出温度を算出するようにすることもできる。
そこで、エアコンECU24は、吐出圧力センサ31の検知圧力から、記憶されたテーブルに基づいて対応した基準吐出温度を算出し、基準吐出温度と吐出温度センサ32の検知温度とを比較する。
そこで、エアコンECU24は、吐出圧力センサ31の検知圧力から、記憶されたテーブルに基づいて対応した基準吐出温度を算出し、基準吐出温度と吐出温度センサ32の検知温度とを比較する。
吐出温度センサ32の検知温度が基準吐出温度以上の場合、冷凍サイクル101の冷却能力は低くなるが、このとき、冷凍サイクル101には冷媒充填量の低下等の問題が生じていることが考えられる。このため、吐出温度センサ32の検知温度が基準吐出温度以上の状態のまま圧縮機1の運転を継続する、或いは冷却能力の向上させるためさらなる高容量の運転を圧縮機1にさせることは圧縮機1の耐久性を低下させる。よって、エアコンECU24は、制御弁11の開度を変更し圧縮機1の吐出容量を低減させる。なお、圧縮機1の吐出容量を低減させることにより、吐出温度センサ32の検知温度が低下するが、吐出圧力センサ31の検知圧力も低下するため、基準吐出温度も低下する。よって、吐出温度センサ32の検知温度と基準吐出温度とが近づくが、吐出温度センサ32の検知温度が基準吐出温度より低くなるまで、圧縮機1の吐出容量の低減が段階的に行われる。
従って、冷凍サイクル101において、吐出温度が高いときに、上述のように圧縮機1の吐出容量を低減するように制御されるため、吐出温度が高い状態で圧縮機1は高容量で運転されることはない。
従って、冷凍サイクル101において、吐出温度が高いときに、上述のように圧縮機1の吐出容量を低減するように制御されるため、吐出温度が高い状態で圧縮機1は高容量で運転されることはない。
また、冷凍サイクル101における冷媒の充填量が減少した場合、正規の充填量の時と同じ運転条件では、圧縮機1の吐出温度は高くなる。よって、吹出温度センサ33の検知温度が上昇するため、通常は、流通する冷媒量を増大させるために、エアコンECU24によって、圧縮機1は高容量の状態で運転するように制御される。しかしながら、冷凍サイクル101においては、圧縮機1は、吐出圧力により算出される基準吐出温度より吐出温度を低下させるような吐出容量を低減する制御を優先して行われるため、その吐出容量は低減される。従って、冷媒の充填量の減少時において、圧縮機1は、高容量の状態で運転することはない。
このように、実施の形態1に係る冷凍サイクル101においては、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルであり、圧縮機1から吐出される冷媒の吐出圧力を吐出圧力センサ31により検知し、圧縮機1から吐出される冷媒の吐出温度を吐出温度センサ32により検知し、検知された吐出圧力に対応する理論吐出温度に基づいて基準吐出温度を算出すると共に、検知された吐出温度が基準吐出温度以上となる場合、吐出温度が基準吐出温度より低くなるように、エアコンECU24により圧縮機1を制御する圧縮機保護制御方法が用いられる。
これによって、冷凍サイクル101において、吐出圧力センサ31により検知した吐出圧力に基づき算出される基準吐出温度及び吐出温度センサ32により検知した吐出温度による、つまり吐出圧力及び吐出温度の2つのパラメータによる簡易な制御により、圧縮機の保護制御が行われる。
それは、二酸化炭素冷媒において、吐出圧力に対応する理論吐出温度は、外気温等の外部条件によらず、狭く限定された範囲内の値となる。一方、例えば、フロン系冷媒において、吐出圧力に対応する理論吐出温度は、外気温等の外部条件により広い範囲で変化する。すなわち、フロン系冷媒に比べ二酸化炭素冷媒は、吐出圧力に対して外部条件による理論吐出温度の変動が小さくなっているため、二酸化炭素冷媒における吐出圧力に対応する理論吐出温度は、上述の狭く限定された範囲内において特定した値に定義することができる。よって、二酸化炭素冷媒において、理論吐出温度に基づいて算出される基準吐出温度は、外気温等の外部条件によらず特定された値で算出されるからである。
それは、二酸化炭素冷媒において、吐出圧力に対応する理論吐出温度は、外気温等の外部条件によらず、狭く限定された範囲内の値となる。一方、例えば、フロン系冷媒において、吐出圧力に対応する理論吐出温度は、外気温等の外部条件により広い範囲で変化する。すなわち、フロン系冷媒に比べ二酸化炭素冷媒は、吐出圧力に対して外部条件による理論吐出温度の変動が小さくなっているため、二酸化炭素冷媒における吐出圧力に対応する理論吐出温度は、上述の狭く限定された範囲内において特定した値に定義することができる。よって、二酸化炭素冷媒において、理論吐出温度に基づいて算出される基準吐出温度は、外気温等の外部条件によらず特定された値で算出されるからである。
また、冷凍サイクル101における冷媒の充填量が減少した場合、吐出温度は上昇するが、圧縮機1は、吐出温度が外気温等の外部条件によらない基準吐出温度より低くなるように、その吐出容量が低減される。従って、冷媒の充填量の減少時に吐出温度の上昇を防ぐと共に高容量運転を防ぐような圧縮機1に対する保護制御を可能とし、圧縮機1の耐久性を向上することができる。
また、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルにおいては、通常、圧縮機1の吐出圧力を緻密に制御するため、吐出圧力センサが圧縮機1の吐出側となる、圧縮機1及びガスクーラ21の間に設けられている。よって、冷凍サイクル101において、既存の吐出圧力センサを使用して制御を行うことができる。従って、新たに吐出圧力センサ31を設ける必要がないため、コストの上昇を抑えることが可能になる。
また、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルにおいては、通常、圧縮機1の吐出圧力を緻密に制御するため、吐出圧力センサが圧縮機1の吐出側となる、圧縮機1及びガスクーラ21の間に設けられている。よって、冷凍サイクル101において、既存の吐出圧力センサを使用して制御を行うことができる。従って、新たに吐出圧力センサ31を設ける必要がないため、コストの上昇を抑えることが可能になる。
実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル102の構成は、実施の形態1における冷凍サイクル101の構成から電磁クラッチ42を除いたものとなる。
また、この実施の形態2において、エアコンECU24は、制御弁11に流す電流のON−OFF時間の比率を変化させるデューティ制御により、制御弁11の開閉を制御する。すなわち、エアコンECU24は、各種の外部情報に基づいて、制御弁11の駆動させる電圧のデューティ比を図3に示すように設定する。
この発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル102の構成は、実施の形態1における冷凍サイクル101の構成から電磁クラッチ42を除いたものとなる。
また、この実施の形態2において、エアコンECU24は、制御弁11に流す電流のON−OFF時間の比率を変化させるデューティ制御により、制御弁11の開閉を制御する。すなわち、エアコンECU24は、各種の外部情報に基づいて、制御弁11の駆動させる電圧のデューティ比を図3に示すように設定する。
そこで、図3を参照すると、デューティ比は、一定の周期(f)において通電する時間(t)の割合(t/f)を指す。
よって、デューティ比を小さく設定(例えば、図3における実線で示される)すれば、一定の周期(f)における制御弁11の開時間が増大されて、給気通路11a,11bを介した吐出室10からクランク室5への冷媒の導入量が増大するため、圧縮機1の吐出容量が減少される。反対に、デューティ比を大きく設定(例えば、図3における破線で示される)すれば、一定の周期(f)における制御弁11の開時間が減少されて、給気通路11a,11bを介した吐出室10からクランク室5への冷媒の導入量が減少するため、圧縮機1の吐出容量が増大される。
すなわち、圧縮機1は、エアコンECU24によって、制御弁11に通す電流のデューティ比を小さくすることによって吐出容量が減少され、デューティ比を大きくすることによって吐出容量が増大される。
よって、デューティ比を小さく設定(例えば、図3における実線で示される)すれば、一定の周期(f)における制御弁11の開時間が増大されて、給気通路11a,11bを介した吐出室10からクランク室5への冷媒の導入量が増大するため、圧縮機1の吐出容量が減少される。反対に、デューティ比を大きく設定(例えば、図3における破線で示される)すれば、一定の周期(f)における制御弁11の開時間が減少されて、給気通路11a,11bを介した吐出室10からクランク室5への冷媒の導入量が減少するため、圧縮機1の吐出容量が増大される。
すなわち、圧縮機1は、エアコンECU24によって、制御弁11に通す電流のデューティ比を小さくすることによって吐出容量が減少され、デューティ比を大きくすることによって吐出容量が増大される。
従って、吐出温度センサ32の検知温度が基準吐出温度以上となった場合、エアコンECU24は、制御弁11に通す電流のデューティ比を小さくすることによって、実施の形態1と同様にして、吐出容量を減少させるように圧縮機1を制御する。
また、この発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル102のその他の構成及び動作は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
このように、実施の形態2における冷凍サイクル102において、上記実施の形態1の冷凍サイクル101と同様な効果が得られる。
また、この発明の実施の形態2に係る冷凍サイクル102のその他の構成及び動作は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
このように、実施の形態2における冷凍サイクル102において、上記実施の形態1の冷凍サイクル101と同様な効果が得られる。
1 圧縮機、101,102 冷凍サイクル。
Claims (2)
- 二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルに用いられる圧縮機保護制御方法であって、
前記圧縮機から吐出される前記冷媒の吐出圧力を検知し、
前記圧縮機から吐出される前記冷媒の吐出温度を検知し、
検知された前記吐出圧力に対応する理論吐出温度に基づいて基準吐出温度を算出すると共に、
検知された前記吐出温度が前記基準吐出温度以上となる場合、検知された前記吐出温度が前記基準吐出温度より低くなるように、前記圧縮機を制御する
圧縮機保護制御方法。 - 請求項1に記載の圧縮機保護制御方法を用いた冷凍サイクル。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008132240A JP2009281191A (ja) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | 圧縮機保護制御方法及びこの制御方法を用いた冷凍サイクル |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008132240A JP2009281191A (ja) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | 圧縮機保護制御方法及びこの制御方法を用いた冷凍サイクル |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009281191A true JP2009281191A (ja) | 2009-12-03 |
Family
ID=41451910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008132240A Pending JP2009281191A (ja) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | 圧縮機保護制御方法及びこの制御方法を用いた冷凍サイクル |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009281191A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101570644B1 (ko) * | 2012-06-13 | 2015-11-19 | 다이킨 고교 가부시키가이샤 | 냉동 장치 |
-
2008
- 2008-05-20 JP JP2008132240A patent/JP2009281191A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101570644B1 (ko) * | 2012-06-13 | 2015-11-19 | 다이킨 고교 가부시키가이샤 | 냉동 장치 |
US9677798B2 (en) | 2012-06-13 | 2017-06-13 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigerating device |
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