JP3303249B2 - 加温機能付き冷凍ユニットの制御装置 - Google Patents

加温機能付き冷凍ユニットの制御装置

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JP3303249B2
JP3303249B2 JP11900093A JP11900093A JP3303249B2 JP 3303249 B2 JP3303249 B2 JP 3303249B2 JP 11900093 A JP11900093 A JP 11900093A JP 11900093 A JP11900093 A JP 11900093A JP 3303249 B2 JP3303249 B2 JP 3303249B2
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正豊 栄家
邦男 宮嵜
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株式会社ゼクセルコールドシステムズ
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、食料品等の積荷を冷
凍する冷凍ユニットに加温機能を持たせた加温機能付き
冷凍ユニットの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】冷凍ユニットに加温機能を考慮したもの
として、従来、例えば特開昭58─145517号公報
に示されるものが知られている。これは、冷房サイクル
の冷却用熱交換器と、この冷却用熱交換器で熱交換され
た空気を被空調空間に送風する送風機とにより冷却用の
ユニットを形成し、これとは独立に、エンジン冷却水を
熱源とする加温用熱交換器と、この加温用熱交換器で熱
交換された空気を被空調空間に送風する送風機とにより
加温用のユニットを形成し、これら各ユニットを冷凍室
に配置するようにしたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
構成においては、冷蔵、温蔵用機器が独立して設けられ
ているので、多くのスペースを必要とするし、冷却、加
温の切換が電磁弁のオン/オフによって手動制御しなけ
ればならないので、春や秋の中間期に積荷を定温管理す
る場合には、運転手の判断による切換制御に依存しなけ
ればならず、うまく定温管理できない欠点があった。
【0004】そこで、この発明においては、冷凍ユニッ
トに加温機能を組み込み、冷却、加温制御を自動的にお
こない、季節にかかわらず定温制御することができる加
温機能付き冷凍ユニットを提供することを課題としてい
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】しかして、この発明の要
旨とするところは、ユニットファン、冷房サイクルの一
部を構成するエバポレータ、及び暖房サイクルの一部を
構成するヒータコアがユニットケース内に配置され、ヒ
ータコアへ流入する加熱媒体の流量を可変するバルブ
と、前記冷凍ユニットに吸引される空気の温度を検出す
る吸込温度検出センサと、前記ユニットケースから吹き
出す空気の温度を検出する吹出温度検出センサと、被空
調空間の温度を設定する温度設定器とを有し、少なくと
も前記吸込温度検出センサで検出された吸込温度と前記
温度設定器で設定された設定温度とに基づいて前記被温
調空間に吹き出す空気の目標温度を演算する目標吹出温
度演算手段と、前記吸込温度が所定の設定温度範囲内に
収束するまでは、前記吸込温度検出センサで検出された
吸込温度と前記温度設定器で設定された設定温度とに基
づいて前記バルブを全開または全閉し、前記吸込温度が
所定の設定温度範囲内に収束した場合には、前記吹出温
度センサで検出される吹出温度が前記目標温度に収束す
るよう前記バルブの開度を調節するバルブ開度制御手段
とを具備することにある。
【0006】
【作用】したがって、吸込温度が所定の設定温度範囲内
に収束するまでは、ヒータコアへの加熱媒体の流入がバ
ルブを全開または全閉することによって調節され、速や
かに吸込温度を設定温度に近づける。そして、吸込温度
が所定の設定温度範囲内に収束してくると、吹出温度セ
ンサで検出された吹出温度を目標吹出温度演算手段で演
算された目標吹出温度に収束させるようバルブの開度が
調節され、ヒータコアへの流入量が制御される。このよ
うに、吸込温度が設定温度に収束する後期においては、
吹出温度も目標温度に収束させるようにしているので、
被温調空間の温度分布のばらつきが極力抑えられ、被温
調空間の温度を一定に保つことができ、そのため、上記
課題を達成することができるものである。
【0007】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。
【0008】図1において、冷凍庫1を有した車両2が
示され、加温機能付き冷凍ユニット3は、冷凍庫1の例
えば天井前方に固設されている。この冷凍ユニット3
は、図2及び図3に見られるように、ユニットケース4
内の最上流部にユニットファン5が配置され、その後流
側にエバポレータ6が、更にエバポレータ6の後流側に
ヒータコア7が配置されて構成され、ユニットファン5
から吸引した空気をエバポレータ6及びヒータコア7で
温調し、最下流部の設けられた吹出口4aから冷凍庫内
に送出するようになっている。
【0009】ユニットファン5は、モータ8の駆動軸の
両端にシロッコファン9を接続してなるツイン型のも
の、エバポレータ6の風入側端面に沿って2つ配置して
成り、モータ8の回転により冷凍庫内の空気を吸引して
エバポレータ6へ送風する。
【0010】エバポレータ6は、図4に示されるよう
に、アキュムレータ10、コンプレッサ11、コンデン
サ12、リキッドタンク13、及び膨張弁14を順次配
管結合して冷房サイクルの一部を構成しているもので、
コンプレッサが稼働しているときには、ここを通過する
空気を冷却するようになっている。即ち、コンプレッサ
11が稼動(ON)していれば、コンプレッサ11から
吐出した冷媒は、コンデンサ12で放熱されて凝縮液化
し、リキッドタンク13で気液分離した後に膨張弁14
で低温低圧冷媒となり、エバポレータ6においてここを
通過する空気から吸熱して蒸発気化する。
【0011】尚、コンデンサ12と対峙する箇所には、
コンデンサ12を冷却するコンデンサファン40が設け
られている。
【0012】ヒータコア7は、エバポレータ6を通過し
た全ての空気をフルリヒートさせるもので、エンジン1
5の冷却水を熱源としている。エンジン冷却水の循環経
路は、図4に示されるように、エンジン15からの冷却
水を圧送する圧送ポンプ16、冷凍ユニット内のヒータ
コア7、及び運転室側に設けられたヒータコア17を順
次配管結合して構成された第1経路と、エンジン冷却水
をラジエター18に送り、ここで冷却してエンジン15
に戻す第2経路とを有している。第2経路には、冷却水
が所定温度より高まった場合にこの経路を開とする開閉
弁19が設けられている。また、第1経路には、冷凍ユ
ニット用のヒータコア7をバイパスするバイパス通路2
0が形成され、このバイパス通路20の分岐開始点に
は、ヒータコア側へ流れる冷却水とバイパス通路を流れ
る冷却水との割合を調節する3方弁21が設けられてい
る。
【0013】図5に、3方弁21の具体的構成例が示さ
れ、この3方弁21は、冷却水が流入する流入ポート2
1aと、ヒータコア側の通路に接続されるヒータコア側
流出ポート21bと、バイパス通路20に接続されるバ
イパス側流出ポート21cとを有し、ヒータコア側流出
ポート21bとバイパス側流出ポート21cとが分かれ
た部分に弁体22が設けられている。この弁体22は、
例えば、アクチュエータ23(図4に示す)にロッド2
4を介して接続され、ヒータコア側流出ポート21bの
延設方向に移動できるようになっており、ヒータコア側
流出ポート21bの分岐点近傍に形成された弁座部25
に当接すれば、この流出ポートを完全に閉塞でき、弁座
部25から最も離せば、弁体22の側面でバイパス側流
出ポート21cを完全に閉塞できるようになっている。
しかして、ヒータコア側流出ポート21bを閉塞してバ
イパス側流出ポート21cのみを開口する開度0%の状
態から、バイパス側流出ポート21cを閉塞してヒータ
コア側流出ポート21bのみを開口する開度100%の
状態にかけて、バルブの開度が連続的に調節できるよう
になっている。
【0014】ユニットファン5の風入口5aには、この
ユニット内に吸込む空気の温度を検出する吸込空気温度
センサ26が設けられ、また、冷凍ユニット3の吹出口
4a近傍には、このユニット3から吹き出す空気の温度
を検出する吹出空気温度センサ27が設けられており、
これら温度センサ26,27からの検出信号は、コント
ロールユニット28に入力されるようになっている。
【0015】コントロールユニット28は、A/D変換
器やマルチプレクサ等を含む入力回路、タイマー、RO
M、RAM、CPU等を含む演算処理回路、I/Oポー
ト等を含む出力回路を有する公知のもので、前記センサ
からの入力信号の他に、冷凍庫内の温度を設定する温度
設定器29からの信号も入力され、これら信号を所定の
プログラムに従って演算処理し、駆動回路30a〜30
eを介して、コンプレッサ11のオン/オフ、コンデン
サファン40やユニットファン5の送風能力、圧送ポン
プ16のオン/オフ、及び三方弁21を動かすアクチュ
エータ23を制御するようになっている。
【0016】図6において、コントロールユニット28
による具体的制御動作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基づいて説明する。
【0017】コントロールユニット28は、ステップ5
0において、冷凍ユニット3が稼働している条件下で、
吸込温度(TSUC ) と設定温度(TPTC )との差(ΔT
=T SUC −TPTC )を演算する。そして、この差に基づ
いて、ステップ52ではコンプレッサ11がオン/オフ
制御され、ステップ54ではコンデンサファン40がオ
ン/オフ制御され、ステップ56ではユニットファン5
の送風能力が制御され、ステップ58では圧送ポンプ1
6がオン/オフ制御され、ステップ60では3方弁21
の開度が制御される。
【0018】より具体的に説明すると、図7に示される
ように、コンプレッサ11にあっては、吸込温度と設定
温度との差(ΔT=TSUC −TPTC )が、例えば、+1
以上となれば、オフからオンになり、0以下となれば、
オンからオフになる。コンデンサファン40にあって
は、例えば、ΔTが+1以上となれば、オフからオンに
なり、0以下となれば、オンからオフになる。ユニット
ファン5にあっては、例えば、ΔT=0となれば、高速
回転(HI)から低速回転(LOW)になり、|ΔT|
≧1.5となれば、低速回転(LOW)から高速回転
(HI)となる。また、圧送ポンプ16にあっては、例
えば、3方弁開度が0%となれば、オンからオフにな
り、3方弁開度が5%以上となれば、オフからオンにな
る。
【0019】3方弁の開度制御は、図8にもその詳細が
示され、ステップ602において、|ΔT=TSUC −T
PTC |が、所定値α以下(例えば3°C以下)であるか
否かを判定し、吸込温度が設定温度にある程度まで収束
しているか否かをみる。このステップにおいて、|ΔT
|≦3であると判定された場合には、ステップ604へ
進み、冷凍庫内に吹き出す目標吹出温度(XM )を演算
する。この目標吹出温度(XM )は種々のやり方によっ
て算出することができるが、例えば、吸込温度
(TSUC ) と設定温度(TPTC )とから数式1に基づい
て算出するのが望ましい。
【0020】
【数1】XM =TPTC −ΔT−Σβ*ΔT
【0021】ここで、βは、実験にて予め設定される演
算定数である。
【0022】そして、目標吹出温度(XM )が演算され
た後は、ステップ606へ進み、吹出空気温度センサ2
7で検出された吹出温度(TBLOW)を目標吹出温度(X
M )に収束させる比例積分制御(PI制御)が行われ
る。尚、PI制御については、周知の手法であるので説
明を省略する。
【0023】以上をまとめれば、吸込温度が所定の設定
温度範囲内(設定温度に対して±3度以内)に収束する
までは、吸込温度と設定温度との差を小さくする温調制
御(吸込制御)が行われる。即ち、吸込温度が設定温度
より大幅に高い場合には、冷凍庫内を設定温度に向けて
速やかに冷やす必要があるので、ユニットファン5と冷
房サイクルを稼働させてエバポレータ6による空気の冷
却を促進し、圧送ポンプ16をOFFにすると共に、冷
却水の全てをバイパス通路20に導き、冷凍ユニット3
内のヒータコア7を加熱しないようにする。また、吸込
温度が設定温度より大幅に低い場合には、冷凍庫内を設
定温度に向けて速やかに温める必要があるので、冷房サ
イクルの稼働を停止してエバポレータ6での空気の冷却
を止め、エンジン冷却水の全てをヒータコア7に導き、
圧送ポンプ16をONにして、冷凍ユニット3内に導か
れた空気を加温する。
【0024】吸込温度がある設定温度範囲内に収束した
場合には、吹出温度も目標温度に収束させる安定制御
(吹出制御)が行われる。即ち、吹出温度をフィードバ
ックして目標温度に対する吹出温度の偏差を零に近づけ
るよう3方弁21の開度をPI制御する。
【0025】これにより、吸込温度を設定温度に、吹出
温度を目標温度にそれぞれ収束させるので、季節を問わ
ず庫内の温度分布のばらつきを極力抑えることができる
ものである。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
吸込温度を設定温度に収束させつつも、吸込温度が所定
の設定温度範囲内に収束した場合に、バルブの開度を可
変させて吹出温度を目標吹出温度に収束させるようにし
たので、被温調空間の温度分布のばらつきが自動的に抑
えられ、被温調空間の温度を季節にかかわらず一定に保
つことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る加温機能付き冷凍ユニットを付
設した車両を示す図である。
【図2】加温機能付き冷凍ユニットの概略構成を示す側
断面図である。
【図3】加温機能付き冷凍ユニットの概略構成を示す平
断面図である。
【図4】加温機能付き冷凍ユニットの制御装置を示す概
略構成図である。
【図5】加温機能付き冷凍ユニットの制御装置に用いら
れる3方弁を示す断面図である。
【図6】加温機能付き冷凍ユニットの制御装置の制御動
作例を示すフローチャートである。
【図7】加温機能付き冷凍ユニットの制御装置の制御動
作例を示す特性線図である。
【図8】加温機能付き冷凍ユニットの制御装置に用いら
れる3方弁の制御動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
3 冷凍ユニット 6 エバポレータ 7 ヒータコア 21 3方弁 26 吸込温度センサ 27 吹出温度センサ 29 温度設定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−145517(JP,A) 特開 昭58−200973(JP,A) 実開 昭63−178781(JP,U) 実開 平1−58077(JP,U) 実開 平2−116663(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25D 11/00 101

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ユニットファン、冷房サイクルの一部を
    構成するエバポレータ、及び暖房サイクルの一部を構成
    するヒータコアがユニットケース内に配置され、ヒータ
    コアへ流入する加熱媒体の流量を可変するバルブと、前
    記冷凍ユニットに吸引される空気の温度を検出する吸込
    温度検出センサと、前記ユニットケースから吹き出す空
    気の温度を検出する吹出温度検出センサと、被空調空間
    の温度を設定する温度設定器とを有し、 少なくとも前記吸込温度検出センサで検出された吸込温
    度と前記温度設定器で設定された設定温度とに基づいて
    前記被温調空間に吹き出す空気の目標温度を演算する目
    標吹出温度演算手段と、 前記吸込温度が所定の設定温度範囲内に収束するまで
    は、前記吸込温度検出センサで検出された吸込温度と前
    記温度設定器で設定された設定温度とに基づいて前記バ
    ルブを全開または全閉し、前記吸込温度が所定の設定温
    度範囲内に収束した場合には、前記吹出温度センサで検
    出される吹出温度が前記目標温度に収束するよう前記バ
    ルブの開度を調節するバルブ開度制御手段とを具備する
    ことを特徴とする加温機能付き冷凍ユニットの制御装
    置。
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