JP2990441B2

JP2990441B2 - 車両用冷凍冷蔵庫の熱電素子制御装置

Info

Publication number: JP2990441B2
Application number: JP2249832A
Authority: JP
Inventors: 睦浩小野寺
Original assignee: Diesel Kiki Co Ltd
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1990-09-19
Publication date: 1999-12-13
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JPH04126974A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、車両用の冷凍冷蔵庫において、コンプレ
ッサの容量変化に対応した制御を行う車両用冷凍冷蔵庫
の熱電素子制御装置に関する。

（従来の技術）従来の車両用冷凍冷蔵庫においては、電子冷凍と冷凍
サイクルを組み合わせた電子冷凍装置が一般に使用され
ており、この電子冷凍装置においては、熱電素子の放熱
側側面を冷凍冷蔵庫用のエバポレータと熱的に接触させ
て熱電素子の能力を引き出し冷蔵室の冷凍能力を確保し
たもの（特公昭62−47730号公報）や、冷凍冷蔵庫内の
温度によって熱電素子へ印加する電圧を調整し冷却効率
を高めるようとするもの（特開平２−57880号公報）が
知られている。

（発明が解決しようとする課題）しかし、車両用空調装置の冷凍サイクルの一部を構成
するコンプレッサは、可変容量型のものが主流となって
おり、このために特公昭62−47730号公報において開示
されている冷凍冷蔵庫では、熱負荷に応じてコンプレッ
サの容量が変化することによって、冷凍能力も変化する
ため安定した冷凍能力を確保することができなくなって
いる。また、特開平２−57880号公報に開示された冷凍
冷蔵庫においては、その構成上、車両用空調装置の冷房
サイクルを使用した場合には、冷凍冷蔵庫の庫内温度が
所定値以下になると電磁クラッチが解除されるためコン
プレッサが停止し、このために空調装置自体が停止して
しまうという問題があり、またこの問題を解消するため
には冷凍冷蔵庫専用の冷房サイクルを構成しなければな
らないためコスト高となり、一般車両用の冷凍冷蔵庫に
は適していないことになる。

このためにこの発明は、車両用空調装置の冷房サクル
を利用した冷凍サイクルと電子冷凍を組み合わせた冷凍
冷蔵庫において、車両用空調装置の冷凍サイクルの一部
を構成する可変容量コンプレッサの容量変化による冷凍
能力の変化があっても安定した冷凍冷蔵能力を得ること
ができる冷凍冷蔵庫の熱電素子制御装置を提供すること
にある。

（課題を解決するための手段）このために、この発明は第１図に示すように、可変容
量コンプレッサ１、コンデンサ２、レシーバタンク14、
エキスパンションバルブ３、及びエバポレータ４を備え
る車両用冷房装置の冷凍サイクル10に、冷凍冷蔵庫用エ
バポレータ５への冷媒供給流路11を開閉する電磁バルブ
６を介して冷凍冷蔵庫用エキスパンションバルブ７及び
該冷凍冷蔵庫用エバポレータ５を接続し、この冷凍冷蔵
庫用エバポレータ５を冷凍冷蔵庫８内に配設した車両用
冷凍冷蔵庫において、前記冷凍冷蔵庫８内に少なくとも
複数配した熱電素子9a,9b,9cと、前記車両用冷凍冷蔵庫
８のモードを選択するモード選択手段110と、前記可変
容量コンプレッサ１の容量を検出するコンプレッサ容量
検出手段120と、前記モード選択手段110によって冷凍モ
ード及び冷蔵モードが選択された場合、前記コンプレッ
サ容量検出手段120の結果によって前記冷凍冷蔵庫８の
冷凍冷蔵能力を判定する冷凍冷蔵能力判定手段130と、
この冷凍冷蔵能力判定手段130の結果に従って、前記熱
電素子9a,9b,9cの使用数を設定する熱電素子選択手段14
0と、前記熱電素子選択手段140によって設定された数の
熱電素子に、該熱電素子が前記冷凍冷蔵庫８内を冷却す
る方向に電流を流す熱電素子制御手段150とを具備する
ことにある。

（作用）したがって、この発明においては、冷凍及び冷蔵モー
ドにおいて、コンプレッサ容量検出手段120によって検
出されたコンプレッサ容量から冷凍サイクルの冷凍能力
を判断し、これによって熱電素子の通電個数を決定する
ことによって冷凍冷蔵庫内の冷凍能力を確保することが
でき上記課題が達成できるものである。

（実施例）以下、この発明の実施例について図面により説明す
る。

第２図において、車両用空調装置の冷凍サイクル10
は、可変容量コンプレッサ１、コンデンサ２、レシーバ
タンク14、エキスパンションバルブ３、及びエバポレー
タ４が順次直列に接続されて構成されている。

可変容量コンプレッサ１は、例えば可変容量コンプレ
ッサ１が回転斜板式コンプレッサである場合には、コン
プレッサ外部から送られてくる制御信号によって回転斜
板の角度を変えて容量を変化させる容量可変装置15を有
しており、電磁クラッチ13を介して駆動用のエンジン12
と連結されるもので、冷媒の加熱蒸気を吸入して断熱圧
縮して高温高圧の冷媒ガスにして送り出している。

コンデンサ２は、通常アルミ製のコルゲートフィンに
よって形成されており、前記可変容量コンプレッサ１よ
り送られてきた高温高圧の冷媒ガスは、該コンデンサ２
の内部を通過することによってフィンを通過する外気に
熱を放出し高圧の液化冷媒となる。

レシーバタンク14は、冷凍サイクル10を円滑に作動さ
せるために必要な冷媒を蓄えておく容器で、コンデンサ
２で液化した冷媒を気泡と分離し、冷房負荷に応じて下
記するエキスパンションバルブ３に送る役目をしてい
る。

エキスパンションバルブ３は、液化冷媒を断熱膨張さ
せることで冷媒の圧力と温度を下げ冷媒を霧状にするも
のである。

エバポレータ４は、エキスパンションバルブ３で低温
低圧にされた霧状の冷媒と、空調装置内を通過する空気
とを熱交換する熱交換器で、アルミ製が多く、プレート
フィン＆チューブ式や、コルゲートフィンを使用した異
形管型、積層型などがある。

この冷凍サイクル10によって空調装置内に設けられた
エバポレータ４を通過する空気の熱を吸収し、コンデン
サ２から外部に放出することができるため、空調装置を
通過する空気の冷却が行われるものである。

また、上述の空調装置の冷凍サイクル10のレシーバタ
ンクの下流側には、前記エキスパンションバルブ３及び
エバポレータ４に冷凍冷蔵庫８用の冷媒流路11が併設さ
れており、この冷媒流路11にはこの冷媒流路11を開閉す
る電磁バルブ６、冷凍冷蔵庫用エキスパンションバルブ
７、及び冷凍冷蔵庫用エバポレータ５が直列に設けられ
ている。これにより、電磁バルブ６が開かれ冷媒流路11
に冷媒が流れることにより、冷凍冷蔵庫用エキスパンシ
ョンバルブ７及び冷凍冷蔵庫用エバポレータ５によって
冷凍冷蔵庫内が冷却されるものである。

この冷凍冷蔵庫８は、第３図に示されるように、断熱
材によって形成された壁17及び蓋18によって画成された
室19内に、冷凍冷蔵庫用エバポレータ５、送風機16、エ
バポレータ吹出温度検出センサ25、及び熱電素子9a,9b,
9cを有している。また、室19は、冷凍冷蔵後用エバポレ
ータ５及び送風機16が収納されている収納室20、隔壁21
によって分けられた冷蔵室22及び冷凍室23に分割されて
おり、該隔壁21には冷凍冷蔵庫用エバポレータ５側に冷
凍室23への冷風の侵入を遮断する遮断ドア24が設けられ
ている。

冷凍室23内下方に設けられた熱電素子9a,9b,9cは、例
えばBi₂Te₃−Bi₂Se₃合金のような半導体からなるもの
で、通電により冷却側端面で吸熱作用を行い、放熱側端
面で放熱作用を行うものである。この熱電素子9a,9b,9c
が冷凍素子として使用される場合の放熱側端面26は、冷
凍冷蔵庫用エバポレータ５と熱伝導板27を介して熱的に
結合されており、また吸熱側端面28には製氷プレート29
が設けられている。

これらの熱電素子9a,9b,9cを制御するために熱電素子
制御用アンプ30が設けられており、マイクロコンピュー
タ31からの信号によって適宜熱電素子の通電を制御する
ものである。

前記マイクロコンピュータ31は、図示しない中央演算
処理装置（CPU）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読
出専用メモリ（ROM）、入出力ポート（I/O）等を持つそ
れ自体公知のもので、通常は図示しない外部の熱負荷を
検出するセンサ等の信号により空調装置の制御を行うも
ので、この発明の実施例における可変容量コンプレッサ
１の容量を変化させるために容量可変装置15へ出力され
る信号もその一つである。

このマイクロコンピュータ31によって冷凍冷蔵庫８を
制御するために、該マイクロコンピュータ31には、空調
装置の操作パネル50からの信号、及びモードを選択する
ためのスイッッチボックス32に設置された温蔵モードを
選択するHOTモードスイッチ33、冷蔵モードを選択するC
OOLモードスイッチ34、冷凍モードを選択するICEモード
スイッチ35、及び上記モードを解除するOFFスイッチ36
の信号が入力され、また冷凍冷蔵庫用エバポレータ５の
エバポレータ吹出温度を検出するための温度検出センサ
25の信号からの信号がA/D変換器37を介して入力され
る。これらの入力信号と、マイクロコンピュータ31にお
いて実行されるプログラムにおいて演算される空調装置
を制御するための熱負荷信号によって、マイクロコンピ
ュータ31で実行される冷凍冷蔵庫制御用のプログラムに
おいて演算される結果に基づいて、熱電素子9a,9b,9cの
制御用アンプ30は出力回路38を介して、可変容量コンプ
レッサ１の容量可変装置15及び電磁クラッチ13はそれぞ
れ出力回路39,40を介して、送風機16は出力回路41を介
して、電磁バルブ６は出力回路42を介して制御されるも
のである。

第４図乃至第７図において、上記マイクロコンピュー
タ31による冷凍冷蔵庫の制御の具体例がフローチャート
として示され、以下このフローチャートに沿って説明す
るものである。

このフローチャートは、空調装置の制御を行うメイン
プログラムの実行中において、タイマ割込及びジャンプ
命令等によって所定時間毎に実行されるもので、ステッ
プ200によって実行が開始される。

第４図において示されるフローチャートは、モードの
選択が行われるもので、スイッチボックス32のスイッチ
及び操作パネル50のスイッチ、特にA/Cスイッチ（空調
装置の自動制御モードを選択する）51の押下状況によっ
て選択されるものである。

ステップ210において、操作パネル50のA/Cスイッチ5
1、スイッチボックス32のHOTスイッチ33、COOLスイッチ
34、及びICEスイッチ35の押下信号が入力される。

ステップ220において、A/Cスイッチ51のON/OFFが判定
され、ONの場合はステップ230へ、OFFの場合はステップ
250に進む。ステップ230においては、COOLスイッチ34の
ON/OFFが判定され、ONの場合はステップ240へ、OFFの場
合はA/Cモード300に進む。ステップ240においては、ICE
スイッチ35のON/OFFが判定され、ONの場合はICEモード5
00へ、OFFの場合はCOOLモード400に進む。ステップ250
では、HOTスイッチ33のON/OFFが判定され、ONの場合はH
OTモード（温蔵モード）600へ、OFFの場合は、メインプ
ログラムへ戻る。

以上の判定により、A/Cスイッチ51のみがONの場合はA
/Cモード300へ、A/Cスイッチ51及びCOOLスイッチ34がON
の場合はCOOLモード400に、A/Cスイッチ51、COOLスイッ
チ34及びICEスイッチ35がONの場合はICEモード500に、H
OTスイッチ35のみがONの場合にはHOTモード600に進むも
ので、全てのスイッチがOFFの場合にはメインプログラ
ムに戻るものである。

第５図においてA/Cモード300は、冷凍冷蔵庫８を使用
しない空調装置のみの稼動であるため、ステップ310に
おいて、電磁バルブ（S/V）６をOFF、送風機16（庫内FA
N）をOFF、及び熱電素子9a,9b,9cをOFFし、ステップ320
において空調装置の制御を司るメインプログラムに戻る
ものである。

第６図において、冷凍冷蔵庫８を温蔵庫として使用す
るHOTモード600が選択された場合のフローチャートを示
す。

この場合、ステップ610において、冷凍サイクルを停
止させるために電磁バルブ（S/V）をOFFし、熱電素子9
a,9b,9cへの通電方向を逆にして熱電素子9a,9b,9cの上
面を放熱側にする加熱素子として使用し、熱循環を良く
するために送風機16（庫内FAN）を稼動させて温蔵庫と
して使用するものである。更にこの温蔵庫の温度制御と
して、ステップ620において温度センサ25によって検出
された庫内温度Ｔを読み込み、この庫内温度Ｔと設定温
度Tsをステップ630で比較し、庫内温度が低い場合はス
テップ640において熱電素子9a,9b,9cへの通電を行い、
庫内温度が高い場合にはステップ650において熱電素子9
a,9b,9cへの通電を停止するON/OFF制御が行われるもの
である。

更にステップ660において、HOTスイッチ33の読み込み
が行われ、ステップ670においてHOTスイッチ33がONされ
たままである場合はステップ620に回帰して温度制御の
実行を継続し、OFFであればメインプログラムに戻るも
のである。

第７図において、COOLモード（冷蔵モード）400及びI
CEモード（冷凍モード）500が選択された場合のフロー
チャートを示す。

COOLモード400が選択された場合、ステップ410におい
て、冷凍冷蔵庫８を稼動させるために、電磁バルブ（S/
V）６及び送風機（庫内FAN）16をONとし、熱電素子9a,9
b,9cが冷凍素子となる方向に通電する。

また、ICEモード500が選択された場合には、ステップ
510において、電磁バルブ（S/V）６がONし、送風機（庫
内FAN）16は製氷のために冷凍室23に空気の流通がない
ようにOFFされ、熱電素子9a,9b,9cは冷凍素子となる方
向に通電される。また、前記送風機16をOFFするかわり
に、遮断ドア24によって冷凍室23に流入する空気を遮断
しても良い。

以下、COOLモードのステップ410及びICEモードのステ
ップ510は共にステップ415に進み、同様の処理がなされ
るものである。

ステップ415乃至ステップ425においては、現在の冷凍
冷蔵庫用エバポレータ５による冷凍能力を求める処理が
行われるもので、ステップ415で可変容量コンプレッサ
１の容量可変装置15に送られるI_SOL値を読み込み、この
I_SOL値からステップ420においてコンプレッサ容量が演
算され、更にステップ425においてコンプレッサ容量か
ら現在の冷凍冷蔵庫用エバポレータ５による冷凍能力Ａ
が演算されるものである。この演算結果に従って、前記
冷凍能力Ａを４つの段階に分けるための基準値A₁,A₂,A₃
が適宜設定され、ステップ430,440,450において冷凍能
力Ａと基準値A₁,A₂,A₃が比較されることによって、熱電
素子9a,9b,9cに通電される個数が設定されるものであ
る。先ず、ステップ430において、前記冷凍能力Ａが第
１の基準値A₁よりも大きい場合は、コンプレッサ容量が
大きく冷凍能力も充分であるため、ステップ435におい
て、各熱電素子9a,9b,9cへの通電を停止させ、冷凍冷蔵
庫８内は冷凍冷蔵庫用エバポレータ５のみによる冷却と
なる。ステップ430において、前記冷凍能力ＡがA₁より
も小さい場合は、ステップ440において第２の所定値A₂
との比較が行われる。この場合、冷凍能力Ａが第２の所
定値A₂より大きい場合は、冷凍能力ＡがA₁＞Ａ＞A₂であ
るため、熱電素子１つに通電することによって（ステッ
プ445）冷凍能力を確保するものである。また、冷凍能
力Ａが第２の所定値A₂より小さい場合には、ステップ45
0において、第３の所定値A₃と比較し、この第３の所定
値A₃より大きい場合は、冷凍能力ＡがA₂＞Ａ＞A₃である
ため、熱電素子２つに通電することによって（ステップ
455）冷凍能力を確保するものである。更に冷凍能力Ａ
が第３の所定値A₃よりも小さい場合は熱電素子３つに通
電し、冷凍能力を確保するものである。

ステップ460、465及び470において冷凍冷蔵庫用エバ
ポレータ５の凍結防止処理が行われる。ステップ460に
おいて温度センサ25によって検出された庫内温度が読み
込まれ、ステップ465において該庫内温度によりエバポ
レータ５が凍結か否かが判定され、凍結の場合はステッ
プ470において電磁バルブ６がOFFされ、エバポレータ５
の凍結解除の判定がされるまでステップ460に回帰して
凍結防止処理を継続する。ステップ465において、エバ
ポレータが凍結していない場合は、ステップ475におい
てCOOLスイッチ34のON/OFFが再び判定され、OFFの場合
は、第５図のステップ310へ進み、COOLモード及びICEモ
ードが終了する。また、COOLスイッチ34がONの場合は、
ステップ480において、ICEスイッチ35のON/OFFの判定が
なされ、ONの場合は、ステップ510に進んでICEモード
に、OFFの場合はステップ410に進んでCOOLモードを継続
するものである。

以上の構成により、第８図に示すようにCOOLモード時
及びICEモード時において、冷凍サイクルのエバポレー
タによる冷凍能力Ａと、該冷凍サイクルの一部を構成す
る可変容量コンプレッサの容量変化による冷凍能力Ａの
変化によって設定された熱電素子による冷凍能力Ｂとの
合計によって、前記冷凍能力Ａと前記冷凍能力Ｂの合成
による総合冷凍能力Ｃは所定の冷凍能力をもつこととな
る。

また、上述の実施例においては、容量可変装置を外部
からの信号によって制御する可変容量コンプレッサを使
用したが、更に、コンプレッサの容量変化によってコン
プレッサのトルクが変動し、このトルク変動に対応する
ためにエンジンの回転数を補正するAAC制御が行われる
ことから、このエンジン回転数補正信号を検出すること
により、コンプレッサの容量変化による冷凍サイクルの
冷凍能力の変化を検出することも可能である。

（発明の効果）以上説明したように、この発明によれば、可変容量コ
ンプレッサの容量変化によって起こる冷凍サイクルの冷
凍能力の変化に対応して、冷凍素子としての熱電素子へ
の通電個数を変化させることにより、冷凍冷蔵庫内の冷
凍能力を所定の水準に確保できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図、第２図はこ
の発明の実施例を示す説明図、第３図はこの発明の実施
例の冷凍冷蔵庫の断面図、第４図乃至第７図はこの発明
の実施例のマイクロコンピュータで実行される冷凍冷蔵
庫の制御プログラム、第８図は冷凍サイクルの冷凍能力
Ａ、熱電素子による冷凍能力Ｂ及び総合冷凍能力Ｃの関
係を示したグラフ図である。１……可変容量コンプレッサ、２……コンデンサ、３…
…エキスパンションバルブ、４……エバポレータ、５…
…冷凍冷蔵庫用エバポレータ、６……電磁バルブ、７…
…冷凍冷蔵庫用エキスパンションバルブ、８……冷凍冷
蔵庫、9a,9b,9c……熱電素子、10……冷凍サイクル、14
……レシーバタンク。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】可変容量コンプレッサ、コンデンサ、レシ
ーバタンク、エキスパンションバルブ、及びエバポレー
タを備える車両用冷房装置の冷凍サイクルに、冷凍冷蔵
庫用エバポレータへの冷媒供給流路を開閉する電磁バル
ブを介して冷凍冷蔵庫用エキスパンションバルブ及び該
冷凍冷蔵庫用エバポレータを接続し、この冷凍冷蔵庫用
エバポレータを冷凍冷蔵庫内に配設した車両用冷凍冷蔵
庫において、前記冷凍冷蔵庫内に少なくとも複数配した熱電素子と、前記車両用冷凍冷蔵庫のモードを選択するモード選択手
段と、前記可変容量コンプレッサの容量を検出するコンプレッ
サ容量検出手段と、前記モード選択手段によって冷凍モード及び冷蔵モード
が選択された場合、前記コンプレッサ容量検出手段の結
果によって前記冷凍冷蔵庫の冷凍冷蔵能力を判定する冷
凍冷蔵能力判定手段と、この冷凍冷蔵能力判定手段の結果に従って、前記熱電素
子の使用数を設定する熱電素子選択手段と、前記熱電素子選択手段によって設定された数の熱電素子
に、該熱電素子が前記冷凍冷蔵庫内を冷却する方向に電
流を流す熱電素子制御手段とを具備することを特徴とす
る車両用冷凍冷蔵庫の熱電素子制御装置。