JP4134399B2 - 冷凍サイクル制御装置 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、圧縮機、凝縮器、電気式膨張弁、および蒸発器にて構成される冷凍サイクルの上記電気式膨張弁を制御することによって、凝縮器における液冷媒の過冷却度を所定の目標過冷却度に制御する空調装置および冷凍サイクル制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
特開平9−14780号公報には、冷凍サイクルの効率を最大に制御するために、凝縮器での過冷却度を適正な値に制御するものが記載されている。具体的には、先ず、外気温等に応じて上記過冷却度の目標値である目標過冷却度を決定する。そして、空調制御装置により圧縮機の吐出側に設けられた高圧圧力センサの検出圧力と、凝縮器の冷媒出口側に設けられた冷媒温度センサの検出温度とから算出過冷却度を算出する。そして、上記空調制御装置により上記算出過冷却度が上記目標過冷却度となるように電気式膨張弁の弁開度を制御する。具体的には、過冷却度を大きくする場合、上記弁開度を小さく制御することで、高圧圧力を高めて凝縮器での液冷媒を増加させる。一方、過冷却度を小さくする場合、上記弁開度を大きく制御することで、高圧圧力を低下して凝縮器での液冷媒を少なくする。
【0003】
また、上記従来装置では、冷媒の流れ方を切り換えて、冷房と暖房とを切り換えるヒートポンプ式の冷凍サイクルを用い、上記電気式膨張弁として冷房専用の冷房用制御弁と暖房用制御弁が設けられている。そして、例えば冷房起動時には冷房用制御弁の弁開度を最大開度とすることで、冷凍サイクルの起動時に高圧の異常上昇を未然に防止するとともに、起動時の冷媒循環量を確保することで、冷凍サイクルの立ち上がり性を向上させるようにしている。
【0004】
また、従来装置では、例えば、冷房時においては、吹出温度設定レバーの設定位置に応じて、エバポレータ通過後の空気の目標温度を算出し、この目標温度となるように圧縮機の回転数が制御されるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記高圧圧力センサや冷媒温度センサには、製品によって精度にばらつきがあるため、上述のような算出過冷却度には、大きな誤差が生じる場合がある。
このため、車両によっては、例えば、上記算出過冷却度が実際の過冷却度より大きくなり、この場合は実際の冷凍サイクルは過冷却度0以下の乾き度を持った効率の悪い状態で運転されるという問題が発生する。一方、車両によって上記算出過冷却度が実際の過冷却度より小さくなり、この場合は実際の冷凍サイクルは過冷却度が大きくなりすぎて、冷凍サイクルは効率が悪い状態で運転されるといった問題がある。
【0006】
このように本発明は、過冷却度を算出するためのセンサ誤差によって、冷凍サイクルの効率悪化を抑制することを目的とし、具体的には本発明の第1の目的は、算出過冷却度が実際の過冷却度より大きいときに、冷凍サイクルの効率悪化を抑制することにある。また、本発明の第2の目的は、冷房時において算出過冷却度が実際の過冷却度より小さいときに、冷凍サイクルの効率悪化を抑制することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者が実際に上記従来装置を試作検討して見た結果、冷凍サイクルに以下の挙動が発生することが確認された。
具体的には、上記誤差によって算出過冷却度が実際の過冷却度より大きいときには、電気式膨張弁の弁開度を最大開度としたのち、算出過冷却度が目標過冷却より大きいと、過冷却度を小さくするために上記弁開度は大きく制御される。しかし、元々弁開度が最大開度であるため、弁開度は最大開度のままで、実際の過冷却度は必要以上に小さいままで、この状態が長時間維持される。
【0008】
また、算出過冷却度が実際の過冷却度より小さいときには、実際には凝縮器に液冷媒が溜まり過ぎて、蒸発器側でガス不足が生じ、目標回転数となるように圧縮機の回転数を制御すると、ガス不足により圧縮機の回転数が異常に上昇し、さらに冷凍サイクルの効率を悪化させる要因となるという挙動が確認された。
このような挙動を見いだしたことで、本発明は発想されたものであって、本発明は、第1の目的を達成するために、請求項1記載の発明では、第1所定時間経過(τ1 )後、さらに第2所定時間の間に、弁開度(EVC,EVH)の初期開度(VC1,VH1)に対する変化量が所定量より小さいと、弁開度(EVC,EVH)を所定弁開度小さくすることを特徴としている。
【0009】
これにより、第1所定時間経過(τ1 )後、さらに第2所定時間の間に、弁開度(EVC,EVH)の初期開度(VC1,VH1)に対する変化量が所定量より小さいと、冷凍サイクルの効率が悪化していると見なし、この場合弁開度(EVC,EVH)を所定弁開度小さくする。これにより、算出過冷却度が実際の過冷却度より大きいときに、実際の過冷却度を大きくすることができ、冷凍サイクルの効率悪化を抑制することができる。
【0010】
また、請求項6記載の発明では、弁開度(EVC,EVH)が所定開度小さくなるまでの補正手段(S425)による補正量を学習、記憶し、弁開度(EVC,EVH)を学習制御することを特徴としている。
このように学習制御することで、センサ誤差を修正し、引き続き冷凍サイクルの悪化を抑制できる。
【0011】
また、請求項7記載の発明では、初期開度(VC1,VH1)から弁開度(EVC,EVH)が小さくなって所定開度に変わったのちは、冷凍サイクル(20)の作動中である限り弁開度(EVC,EVH)を所定開度に保持することを特徴としている。
これにより、弁開度が所定開度に変わったのちは、この所定開度が保持されるため、弁開度が再度、初期開度に戻り、冷凍サイクルの効率が悪化した状態に戻ることが未然に防止でき、冷凍サイクルの効率悪化を引き続き抑制することができる。
また、上記第2の目的を達成するために、請求項11記載の発明では、回転数(IVR)に関連する信号(IVR)を発生する信号発生手段(40)を有し、信号(IVR)が所定回転数(IVX)より高くなると、目標過冷却度(SCO)を予め設定された所定過冷却度小さくなるように補正して、補正された目標過冷却度(SCO−1)となるように前記弁開度(EVC)を制御することを特徴としている。
【0012】
これにより、信号が所定回転数より高くなると、冷凍サイクルの効率が悪化していると見なし、この場合は 目標過冷却度を予め設定された所定過冷却度小さくなるように補正して、補正された目標過冷却度となるように前記弁開度を制御するため、実際の過冷却度は、本来すべき目標過冷却度に近づく。この結果、冷凍サイクルの効率悪化を抑制することができる。
【0013】
また、請求項12記載の発明では、弁開度(EVC)が所定開度大きくなるまでの補正量を学習、記憶し、弁開度(EVC)を学習制御することを特徴としている。
このように学習制御することで、センサ誤差を修正し、引き続き冷凍サイクルの悪化を抑制できる。
【0014】
また、請求項13記載の発明では、回転数(IVR)に関連する信号(IVR)を発生する信号発生手段(40)を有し、予め前記所定開度を設定し、信号(IVR)が所定回転数(IVX)より高くなると、直ちに弁開度(EVC)を前記所定開度大きく制御することを特徴としている。
これによっても、請求項11記載の発明と同様な効果が得られる。
【0015】
また、請求項14記載の発明では、目標過冷却度(SCO)を補正して、弁開度(EVC)を制御する前に、弁開度(EVC)をその作動開度範囲の最大開度(VC1)に所定時間(τ4 )保持することを特徴としている。
ところで、上記信号が上記所定回転数より高くなるということは、上述のように凝縮器に液冷媒が溜まり過ぎるということである。そして、溜まった液冷媒を素早く冷凍サイクルの循環量として使用するためには、冷媒の循環路である電気式膨張弁の弁開度をなるべく大きくすれば良い。
【0016】
そこで、本発明によれば、信号が所定回転数より高くなると、弁開度を最大開度に所定時間保持するため、素早く、蒸発器でのガス不足が解消でき、短時間で圧縮機の回転数を低下させることができる。さらには短時間で圧縮機の回転数が低下するため、圧縮機の省動化を達成でき、冷凍サイクルの効率をも向上できる。
【0017】
また、請求項15記載の発明では、弁開度(EVC)を所定開度大きくする前に、前記弁開度(EVC)をその作動開度範囲の最大開度(VC1)に所定時間(τ4 )保持することを特徴としている。
これによっても請求項12記載の発明と同様な効果が得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
次に、本発明を電気自動車用空調装置として用いた第1実施例を図1〜14に基づいて説明する。
図1の空調ユニット1における空調ケース2は、車室内に空気を導く空気通路を構成するもので、一端側に内外気切換手段3および送風手段4が設けられ、他端側に車室内へ通ずる複数の吹出口14〜16が形成されている。
【0019】
上記内外気切換手段3は、車室内の空気(内気)を吸入する内気吸入口5と、車室外の空気(外気)を吸入する外気吸入口6とが形成された内外気切換箱内に、各吸入口5、6を選択的に開閉する内外気切換ドア7が設けられ、この内外気切換ドア7がその駆動手段(図示しない、例えばサーボモータ)によって駆動される構成である。
【0020】
上記送風手段4は、上記内気吸入口5または外気吸入口6から上記各吹出口14〜16に向かって、空調ケース2内に空気流を発生させるもので、具体的には、スクロールケーシング8内に遠心式多翼ファン9が設けられ、このファン9がその駆動手段であるブロワモータ10によって駆動される構成である。
また、ファン9よりも空気下流側における空調ケース2内には冷房用室内熱交換器11が設けられている。この冷房用室内熱交換器11は、冷凍サイクル20の一部を構成する熱交換器であり、後述する冷房運転モード時に、後述の冷房用膨張弁23からの冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。なお、後述する暖房運転モード時にはこの冷房用室内熱交換器11内には冷媒は流れない。
【0021】
また、冷房用室内熱交換器11よりも空気下流側における空調ケース2内には暖房用室内熱交換器12が設けられている。この暖房用室内熱交換器12は、冷凍サイクル20の一部を構成する熱交換器であり、後述する暖房運転モード時に、内部を流れる冷媒の放熱作用によって、空調ケース2内の空気を加熱する凝縮器として機能する。なお、後述する冷房運転モード時にはこの暖房用室内熱交換器12内には冷媒は流れない。
【0022】
また空調ケース2内のうち、暖房用室内熱交換器12と隣接した位置には、ファン9から圧送されてくる空気のうち、暖房用室内熱交換器12を流れる量とこれをバイパスする量とを調節するエアミックスドア13が設けられている。
また上記各吹出口14〜16は、具体的には、車両フロントガラスの内面に空調空気を吹き出すデフロスタ吹出口14と、車室内乗員の上半身に向かって空調空気を吹き出すフェイス吹出口15と、車室内乗員の下半身に向かって空調空気を吹き出すフット吹出口16である。またこれらの吹出口の空気上流側部位には、これらの吹出口を開閉するドア17〜19が設けられている。
【0023】
上記冷凍サイクル20は、上記冷房用室内熱交換器11(蒸発器)と暖房用室内熱交換器12とで車室内の冷房および暖房を行うヒートポンプ式冷凍サイクルで、これらの熱交換器11、12の他に、冷媒を圧縮する圧縮機21、室外熱交換器22、冷房用膨張弁23、暖房用膨張弁24、アキュムレータ25、および冷媒の流れを切り換える四方弁26を備え、これらが冷媒配管27で接続された構成となっている。また、図中28は電磁弁、29は室外ファンである。
【0024】
なお、上記室外熱交換器22は、後述する冷房運転モード時に凝縮器に、後述する暖房運転モード時は蒸発器として機能する熱交換器である。また、アキュムレータ25は、冷房運転時において、冷房用室内熱交換器11からの気液2相冷媒のうち気相冷媒と液相冷媒とを分離して、この気相冷媒を圧縮機21に吸入させるものである。
【0025】
また上記圧縮機21は、電動モータ30によって駆動されたときに冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う。この電動モータ30は、圧縮機21と一体的に密封ケース内に配置されており、インバータ31に制御されることによって回転速度が連続的に可変する。また、インバータ31は、制御装置40(図3)によって通電制御される。
【0026】
上記冷房用膨張弁23および暖房用膨張弁24はともに、図示しないステッピングモータにて弁開度が調整されるタイプのものであり、制御装置40(図3)によって通電制御されることによって、弁開度が可変する電気式膨張弁である。これらの膨張弁23、24の弁開度に対する冷媒流量の関係は図2に示す通りで、弁開度の増加量に対する冷媒流量の増加量は、暖房用膨張弁24については、VH2からST1までは所定の傾きで増加し、この弁開度ST1からVH1までは、この傾きよりも大きな傾きで増加する。また冷房用膨張弁23については、VC2からST1までは所定の傾きで増加し、この弁開度ST1からVC1までは、この傾きよりも大きな傾きで増加する。
【0027】
なお、上記上限値VH1は、暖房時における車室内の最大負荷に応じて決められ、また下限値VH2は、暖房時における車室内の最小負荷に応じて決められる。また上記上限値VC1は、冷房時における車室内の最大負荷に応じて決められ、また下限値VC2は、冷房時における車室内の最小負荷に応じて決められる。
制御装置40には、図3に示すように外気温度を検出する外気温センサ41、暖房用室内熱交換器12の吸込側(具体的には冷房用室内熱交換器11の吸込側)の空気温度を検出する吸込温度センサ42、圧縮機21が吐出した冷媒の高圧圧力を検出する吐出圧センサ43、および室外熱交換器22を出た後の冷媒温度を検出する室外熱交換器出口温センサ44が入力される。
【0028】
また制御装置40には、暖房用室内熱交換器12を出た後の冷媒温度を検出する室内熱交換器出口温センサ45、および冷房用室内熱交換器11における空気冷却度合い(具体的には熱交換器11を通過した直後の空気温度)を検出する蒸発器後センサ46からの各信号が入力されるとともに、車室内前面に設けられたコントロールパネル51の各レバー、スイッチからの信号も入力される。
【0029】
上記吐出圧センサ43は、圧縮機21と四方弁26との間の吐出配管に設置されている。また上記室外熱交換器出口温センサ44は、室外熱交換器22の出口配管の表面にクランプ等で密着固定された上で、断熱材等で包まれて冷媒温度の検出誤差が小さくなるようにされている。また上記室内熱交換器出口温センサ45も同様に、暖房用室内熱交換器12の出口配管の表面にクランプ等で密着固定された上で、断熱材等で包まれて冷媒温度の検出誤差が小さくなるような構成としてある。
【0030】
上記コントロールパネル51は、図4に示すように各吹出モードの設定を行う吹出モード設定スイッチ52、車室内へ吹き出される風量を設定する風量設定スイッチ53、内外気切換モードを設定する内外気切換スイッチ54、冷凍サイクル20の運転モードを設定する運転モード設定スイッチ55、車室内への吹出風温度を設定する温度設定レバー56、電動モータ30での消費電力を節約するモードを設定する節電スイッチ57、および内外気切換モード、風量、運転モード、吹出温度および吹出モードを自動で制御させるためのオートスイッチ58が設けられている。
【0031】
上記運転モード設定スイッチ55は、圧縮機21の運転を停止させる停止スイッチ55a、冷凍サイクル20の運転モードを冷房運転モードにする冷房スイッチ55b、および冷凍サイクル20の運転モードを暖房運転モードにする暖房スイッチ55c等から成る。
上記温度設定レバー56は、マニュアル時に車室内乗員が車室内の目標吹出温度を設定するためのもので、制御装置40は、図3で示す目標温度、目標圧力算出手段40aにより、このレバー56の設定位置に応じて、冷房運転モード時には、冷房用室内熱交換器11での空気冷却度合い(具体的にはこの熱交換器11を通過した直後の空気温度)の目標温度(目標冷却度合い)を決定し、暖房運転モード時には、暖房用室内熱交換器12における空気加熱度合い(圧縮機21の吐出冷媒圧力)の目標圧力を決定する。
【0032】
なお、制御装置40は、冷房運転モード時には、上記蒸発器後センサ46の検出値が上記目標値となるようにインバータ31を制御し、暖房運転モード時には、上記吐出圧センサ43の検出値が上記目標値となるようにインバータ31を制御する。
また、図3の制御装置40の内部には、図示しないCPU、ROM、RAM等からなる周知のマイクロコンピュータが設けられ、上記各センサ41〜46およびコントロールパネル51からの各信号は、ECU内の図示しない入力回路を経て、上記マイクロコンピュータへ入力される。
【0033】
そしてこのマイクロコンピュータが後述する所定の処理を実行し、その処理結果に基づいて、ブロワモータ10、冷房用膨張弁23、暖房用膨張弁24、電磁弁28、室外ファン29、インバータ31を制御する。なお、制御装置40は、自動車の図示しないキースイッチがオンされたときに、図示しないバッテリーから電源が供給される。
【0034】
ところで、車室内乗員が上記冷房スイッチ55bをオンしたときは、上記マイクロコンピュータが圧縮機21を運転させるとともに四方弁26、電磁弁28を制御することによって、冷凍サイクル20は冷房時で冷房運転モードとなる。このモードのときの冷媒は、圧縮機21→室外熱交換器22→冷房用膨張弁23→冷房用室内熱交換器11→アキュムレータ25→圧縮機21の順に循環する。
【0035】
また、車室内乗員が上記暖房スイッチ55cをオンしたときは、上記マイクロコンピュータが圧縮機21を運転させるとともに四方弁26、電磁弁28を制御することによって、冷凍サイクル20は暖房時で暖房運転モードとなる。このモードのときの冷媒は、圧縮機21→暖房用室内熱交換器12→暖房用膨張弁24→室外熱交換器22→電磁弁28→アキュムレータ25→圧縮機21の順に循環する。
【0036】
次に、上記マイクルコンピュータが行う膨張弁23、24の制御処理について、図5、図6を用いて説明する。
先ず、キースイッチがオンされて制御装置40に電源が供給されると図5、図6のルーチンが起動され、最初のステップS110にて、後の処理で用いるフラグf、タイマT1、T2、T3、T4等を全てリセットするイニシャライズ処理を行う。そしてステップS120にて、上記各センサ41〜46およびコントロールパネル51の各レバー、スイッチからの信号を読み込む。
【0037】
次にステップS130にて、運転モード設定スイッチ55からの信号に基づいて、冷凍サイクル20の運転モードに変更があったか否かを判定する。ここで変更があったと判定されたときは、ステップS140にてフラグf0に0をセットし、変更がない場合にはそのままステップS150に進んで、暖房スイッチ55cがオンされているか否かをみることによって、暖房運転モード中であるか否かを判定する。
【0038】
一方、上記ステップS150にてNOと判定されたときは、図6のステップS290にジャンプし、冷房スイッチ55bがオンされているか否かをみることによって、冷房運転モード中であるか否かを判定する。ここでNOと判定されたとき、すなわち冷房スイッチ55bも暖房スイッチ55cもオンされていないときは図5のステップS120に戻り、YESと判定されたときは次のステップS300にて、暖房用膨張弁24の弁開度EVHを0にする。つまり弁開度EVHを全閉にする。
【0039】
そして、ステップS310にて、フラグf1に1がセットされているか否かを判定することによって、後述するステップS320〜340の処理を既に行ったか否かを判定する。ここで、フラグf1に1がセットされている、すなわちステップS320〜340の処理を既に行ったと判定されたときは、何もせずにそのままステップS360にジャンプする。一方、ステップS310にてまだ行っていないと判定されたときは、先ず、ステップS315に進んで、タイマーT3をカウントアップしたのち、ステップS320〜340にて、冷房用膨張弁23の弁開度EVCを所定時間τ1 だけ、上記上限値VC1に保持する。
【0040】
具体的には、先ずステップS320にてEVCを上記上限値VC1とする。次にステップS330にてタイマT1をカウントアップし、次のステップS340にて、このタイマT1が上記所定時間τ1 を越えたか否かを判定する。ここで越えていないと判定されたときは再びステップS330に戻り、越えたと判定されたときは、ステップS350にてフラグf1に1をセットした後、ステップS360に移る。
【0041】
ステップS360では、室外熱交換器22における凝縮液冷媒の算出過冷却度SCを下記数式1に基づいて算出する。
【0042】
【数1】
SC=T(Pd )−Tos
なお、Tosは室外熱交換器出口温センサ44の検出値のことで、T(Pd )は吐出圧センサ43の検出値から算出される凝縮温度のことである。
すなわち、吐出圧センサ43が検出する吐出冷媒圧力は、冷凍サイクル20のモリエル線図(図7)でいうとA点の圧力である。すなわちB点の圧力とほぼ同じである。このように、吐出圧センサ43の検出値からB点の圧力が分かるので、本実施形態では、ROMに記憶された図示しない冷媒凝縮圧力と凝縮温度との関係を示すマップから、上記B点における凝縮温度を求める。これが上記T(Pd )である。
【0043】
また、室外熱交換器出口温センサ44が検出する冷媒温度は、図7でいうとC点の冷媒温度である。従って本実施形態では、上記数式1の計算を行うことによって、図7でいうB点の冷媒温度とC点の冷媒温度との差、つまり算出過冷却度SCを算出する。
そしてステップS370では、過冷却度の目標値である目標過冷却度SCOを、冷凍サイクル20の効率が最大となるように算出して、省電力となるようにする。具体的には、室外熱交換器22における放熱能力Qを最適としながら、冷凍サイクル20の冷房成績係数(以下、冷房COP、=上記放熱能力Q/圧縮機21の動力Wとみなす)を最大となるようにする。
【0044】
ここでのSCOの算出は、図8に示すように、上記ステップS120で読み込んだ外気温センサ41の検出値である外気温度が高い程、冷房用室内熱交換器11を通過する風量が多い程、上記SCOを大きな値として算出する。
すなわち、一般的に外気温度が高い夏場では、外気温度が高くなる程、車室内を冷房するために圧縮機21を働かせて冷房能力を確保する。従ってこのときには高圧が高くなり、室外熱交換器22内の冷媒温度も高くなるので、結果的にこの冷媒温度と外気温度との温度差が大きくなる。すなわち室内熱交換器22における放熱能力Qが大きくなる。
【0045】
従って、SCOを大きな値として算出して、その結果、圧縮機21の動力Wが大きくなっても、それ以上に能力Qが大きくなって冷房COPが大きくなるので、外気温度が高いときには、これらの温度が低いときに比べてSCOを大きな値として算出する。
また、冷房用室内熱交換器11を通過する風量が多い程、この熱交換器11における吸熱量が多くなり、室外熱交換器22における放熱量も多くなる。従って、SCOを大きな値として算出して、その結果上記動力Wが大きくなっても、それ以上に能力Qが大きくなって冷房COPが大きくなるので、この場合はSCOを大きな値として算出する。
【0046】
次にステップS380では、上記算出過冷却度SCと目標過冷却度SCOとの偏差ΔSC(=SC−SCO)を算出する。その後、ステップS390にて、ROMに記憶された図9のマップから、上記偏差ΔSCに対応する冷房用膨張弁23の増減弁開度ΔEVCを算出する。
続いて、ステップS400にて、冷房用膨張弁23の弁開度を上記ΔEVCだけ増加あるいは減少させる。その後、ステップS410にてタイマT2をカウントアップし、次のステップS420にて、このタイマT2が所定時間τ2 を越えたか否かを判定する。ここで越えていないと判定されたときは再びステップS410に戻り、所定時間τ2 が経過すると、図10のフローチャートにジャンプする。
【0047】
ステップS421では、圧縮機21が駆動して冷凍サイクル20が起動(冷房運転モードが起動)して、上記ステップS315にて開始されたタイマーT3(後述のステップS175にて開始されたタイマーT3)が所定時間τ3 経過したか否かが判定される。そして、タイマーT3が所定時間τ3 経過していないと判定されると、ステップS120に戻る。
【0048】
ステップS421にてタイマーT3が所定時間τ3 経過したと判定されると、ステップS422にて弁開度EVCに上限値VC1に対する変化量が所定量(本例では変化量0)小さいか否か、つまり本例では弁開度EVCは上限値VC1から変化したか否かが判定される。つまり、このステップS422では、上記課題を解決する手段で述べたように弁開度EVCに変化が無いときは、上述の室外熱交換器出口温センサ44および吐出圧センサ43の検出値に大きな誤差があり、後述の算出過冷却度SCが実際の過冷却度SC′より大きいか否かを判定している。
【0049】
そして、誤差が殆ど無く正常である場合、ステップS423に進み、フラグf2に2がセットされているのか否かを判定し、フラグf2に2がセットされていないと判定されると、ステップS120に戻り、ステップS360〜S400により適正な過冷却度制御が行われる。また、ステップS423にてフラグf2に2がセットされていると判定されると、ステップS426に進んでそのときの弁開度が保持される。
【0050】
ここで、上述した適正な過冷却度制御において、弁開度EVCは以下のように制御される。
冷房用膨張弁23の弁開度EVCは、ステップS180にて上限値VH1に設定されており、制御装置40は、これに初期位置としている。そして、一般的に冷凍サイクル20を起動して、車室内の冷房負荷が小さくなってくると、上記吸熱量が小さくて良いため、上記放熱量も小さくて良い。従って、この場合は、SCOは小さく算出される。
【0051】
これにより、弁開度EVCは、上限値VC1に対して小さくなる。また、ステップS320にて上限値VC1に設定されているため、一般的に冷房用膨張弁23の弁開度EVCは、上限値VC1に対して小さくなる。そして、この場合の作動のタイムチャートは、図11なようになり、適正な過冷却度制御を行うことができる。
【0052】
なお、上記弁開度EVCに変化があったか否かは、以下のように判定する。
上述のように弁開度EVCが上限値VC1にセットされると、制御装置40ではこの状態の弁開度VC1を初期位置として認識する。さらに、制御装置40では、ステップS390にて算出されるΔEVCの正負に応じた、冷房用膨張弁23を駆動するステッピングモータの駆動方向を認識しているので、弁開度EVCが小さくなって、弁開度EVCが変化したことが分かる。
【0053】
一方、車両によっては、ステップS422にて弁開度EVCに変化が無いと判定されて、上述のセンサ44およびセンサ43の検出値に誤差が大きくあり、図12に示すように上記算出過冷却度SCが実際の過冷却度SC′より大きくなる場合は、図中に示す大きな誤差が生じる。このため、図12において算出過冷却度SCを目標過冷却度SCOに近づけようとして、弁開度EVCを大きくしようとしても、元々弁開度EVCは上限値VC1であるため、弁開度VHCは変化せずに、上記上限値VC1のままである。これにより、図12に示すように実際の冷凍サイクル20は、実際の過冷却度SC′に変化は無く、過冷却度0℃以下の乾き度を持った効率の悪い状態で運転される。
【0054】
このため、本例では、以下のような処理を行う。ステップS422にて弁開度VHCに変化が無いと判定されると、ステップS424に進む。ステップS424ではフラグfに2をセットし、その後ステップS425に進む。ステップS425では、上記ステップS370にて算出されたSCOに予め設定された所定過冷却度(1℃)を加えて補正して新たにSCOを算出する。そして、ステップS390にてこの補正されたSCOと基づいて、上述のようにΔEVCが算出され、さらにステップS400にて弁開度EVCが制御される。なお、この処理の作動についての詳細は後で行う。
【0055】
一方、上記ステップS150にてYESと判定されたとき、つまり、暖房運転モードである場合は、以下の処理が行われる。先ず、ステップS160にて、冷房用膨張弁23の弁開度(以下、EVCという)を0にする。つまり全閉にする。そしてステップS170にて、フラグf1に1がセットされているか否かを判定することによって、後述するステップS180〜200の処理を既に行ったか否かを判定する。
【0056】
ここでフラグf1がセットされている、すなわちステップS180〜200の処理を既に行ったと判定されたときは、何もせずにそのままステップS220にジャンプし、まだ行っていないと判定されたときは、ステップS180〜200にて、暖房用膨張弁24の弁開度(以下、EVHという)を予め設定された所定時間τ1 だけ、予め設定された上限値VH1に保持する。言い換えると、圧縮機22が駆動して冷凍サイクル20が起動されて所定時間τ1 は、予め設定された初期開度、つまり上限値VH1とする。なお、上記所定時間τ1 は、空調装置起動初期に大きくなっている圧縮機21の負荷が、ある程度低減するまでの時間として設定される。
【0057】
具体的には、ステップS180にて上記EVHを上記上限値VH1とする。そして次のステップS190にてタイマT1をカウントアップし、次のステップS200にて、このタイマT1が上記所定時間τ1 を越えたか否かを判定する。ここで越えていないと判定されたときは再びステップS190に戻り、越えたと判定されたときは、ステップS210にてフラグf1に1をセットした後、ステップS220に移る。
【0058】
ステップS220では、暖房用室内熱交換器12における凝縮液冷媒の過冷却度(以下、SCという)を、下記数式2に基づいて算出する。
【0059】
【数2】
SC=T(Pd )−Tcs
なお、T(Pd )は吐出圧センサ43の検出値から算出される凝縮温度のことで、Tcsは室内熱交換器出口温センサ45の検出値のことである。
そしてステップS230では、過冷却度の目標値(以下、SCOという)を、冷凍サイクル20の効率が最大となるように算出して、省電力となるようにする。具体的には、暖房用室内熱交換器12における放熱能力Qを最適としながら、冷凍サイクル20の暖房COP(=上記放熱能力Q/圧縮機21の動力W)を最大となるようにする。
【0060】
ここでのSCOの算出は、上記ステップS120で読み込んだ外気温センサ41、吸込温度センサ42、風量設定スイッチ53の各信号に基づいて、図13に示すように、外気温度が低い程、暖房用室内熱交換器12の吸込側空気温度が低い程、およびこの熱交換器12を通過する風量が多い程、上記SCOを大きな値として算出する。
【0061】
すなわち、外気温度が低い冬場では、通常、防曇のために外気導入モードとする。従ってこのときは、外気温度が低くなる程、暖房用室内熱交換器12の吸込側空気温度が低くなる。つまり、この熱交換器12を通過する空気の温度が低くなる。このように、熱交換器12を通過する空気温度が低いということは、熱交換器12内の冷媒の温度とこの通過空気温度との温度差が大きい、すなわち上記放熱能力Qが大きいということである。
【0062】
従って、SCOを大きな値として算出して、その結果上記動力Wが大きくなっても、それ以上に能力Qが大きくなって暖房COPが大きくなるので、上記のように外気温度または吸込温度が低いときには、これらの温度が高いときに比べてSCOを大きな値として算出する。
また、熱交換器12を通過する風量が多い程、高圧圧力は下がる。このように上記風量が多いときは、風量が少ないときに比べてもともとの高圧圧力が低いので、SCOを大きな値として算出して能力Qを上げたときに、上記動力Wが大きくなっても、動力Wの増加割合が小さいことから、結果的に暖房COPが大きくなる。従って、熱交換器12の通過風量が多い程、SCOを大きな値として算出する。
【0063】
次にステップS240では、上記SCとSCOとの偏差ΔSC(=SC−SCO)を算出する。その後、ステップS250にて、ROMに記憶された図14のマップから、上記偏差ΔSCに対応する暖房用膨張弁24の増減弁開度ΔEVHを算出する。
続いて、ステップS260にて、暖房用膨張弁24の弁開度を上記ΔEVHだけ増加あるいは減少させる。その後、ステップS270にてタイマT2をカウントアップし、次のステップS280にて、このタイマT2が予め設定された所定時間τ2 を越えたか否かを判定する。ここで越えていないと判定されたときは再びステップS270に戻る。つまり、タイマT2が所定時間τ2 を越えるまでは、暖房用膨張弁24の弁開度EVHを保持する。タイマT2が所定時間τ2 を越えたと判定されたときは、図10のフローチャートにジャンプして、上述のような処理が行われる。但し、ステップS422の内容は、弁開度EVHに変化が有るか否かを判定する。
【0064】
次に、上記マイクロコンピュータの制御処理に基づく具体的作動を図15のタイミングチャートを用いて説明する。なお、本例の場合、冷房運転モードと暖房運転モードとを一括して説明する。また、以下、説明ではキースイッチおよび運転モード設定スイッチ55をオンして空調装置を起動してから冷房運転モードと暖房運転モードとの切換を行わなかったことを前提とする。さらに、ここでは上記所定時間τ2 は考慮していない。
【0065】
空調装置を起動して、冷凍サイクル20が起動すると、上記所定時間τ1 が経過するまでの間は、冷房運転モードである場合は冷房用膨張弁23の弁開度EVCはVC1に固定され、暖房運転モードである場合は、暖房用膨張弁24の弁開度EVHはVH1に固定される。これにより、空調装置起動時に高圧が異常に上昇したり、冷凍サイクル20の効率が悪化することなく、冷媒循環量を確保することができ、冷凍サイクル20の立ち上がり性を向上させることができる。
【0066】
そして、この間は、冷凍サイクル20が停止している状態から起動された状態であるため、上記凝縮温度および高圧圧力は増大し、算出過冷却度SCは徐々に上昇する。
そして上記所定時間τ1 が経過した時点で目標過冷却度SCOが算出されるわけだが、この図15の例の場合、τ1 の時点での算出過冷却度SCは上記SCOより大きく、ΔSCが正の値となるので、図9からΔEVCも正の値となる。これにより、弁開度EVC(EVH)は、大きくなるように制御されるはずであるが、それ以前より弁開度EVC(EVH)が上限値VC1(VH1)にあるため、弁開度EVC(EVH)の変化量は0で、弁開度EVC(EVH)は上限値VC1(VH1)のままである。
【0067】
そして、空調装置起動後、所定時間τ3 経過した時点で上記ステップS422の判定が行われ、弁開度EVC(EVH)に変化が無いと判定されると、ステップS425にてSCOが補正されて所定過冷却度として1℃加えられる。つまり、ステップS425にてSCOが補正されて補正目標過冷却度が算出される。このようにすることで、図15の例では上記SCOは上記算出過冷却度SCに近づき、上記SCOと上記算出過冷却度SCとが同じになったとする。しかし、ΔEVC(ΔEVH)は0となるため、以前として弁開度EVC(EVH)は上限値VC1(VH1)のままである。
【0068】
そして、例えば時間τ4 にて、再度ステップS422〜ステップS425に進み、さらに上記SCO+1に1℃加えられる。なお、時間τ4 では、所定時間τ1 でのSCOと比べると、この場合はSCO+2となる。すると、図15の例では上記SCO+2は上記算出過冷却度SCより大きくなり、ΔEVC(ΔEVH)は負の値となる。このため、弁開度EVC(EVH)は、上限値VC1(VH1)から所定弁開度小さくなって中間開度である所定開度VC3′(VH3′)となる。このため、実際の過冷却度SC′は乾き度0の状態を脱することができ、実際の過冷却度SC′を、所定時間τ1 で算出された本来すべき目標過冷却度SCOに近づけることができる。この結果、算出過冷却度SCが実際の過冷却度SC′より小さいときに、冷凍サイクル20の効率悪化を抑制することができる。
【0069】
そして、このように弁開度EVC(EVH)が変化すると、ステップS422ではYESと判定されて、ステップS423に進む。そして、この場合、ステップS423では、ステップS424にてフラグに2がセットされているため、YESと判定され、ステップS426にて弁開度EVC(EVH)が所定開度VC3′(VH3′)に保持される。また、このような保持は冷凍サイクル20の作動中である限り、つまり本例では、空調装置が冷房運転モードから停止、または空調運転モードが冷房運転モードと暖房運転モードとの間で切り換えるまで、続く。
【0070】
つまり、例えば冷房運転モードにおいて、弁開度EVCを所定開度VC3′としたのち、再度ステップS370にて算出過冷却度SCを算出し、ステップS390にて上記算出過冷却度SCと目標過冷却度SCOとでΔEVCを算出すると、上記誤差によって上記算出過冷却度SCが目標過冷却度SCOより大きくなることで、ΔEVCは正の値となる。このため、弁開度EVCは再度、上限値VC1に戻り、冷凍サイクル20の効率が悪化した状態に戻る。そこで、本例では、一旦、弁開度EVCが所定開度VC3′となると、この所定開度VC3′を保持することで、冷凍サイクル20の効率悪化を引き続き抑制することができる。
【0071】
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、上記算出過冷却度SCが実際の過冷却度SC′より大きくなった場合の対処策であったが、本例では逆に車両によって上記算出過冷却度SCが実際の過冷却度SC′より小さくなった場合における対処策である。以下、これについて説明する。なお、本例の特徴的事項は、第1実施形態の図10に相当する図16のフローチャートで表され、上記第1実施形態で使用した▲3▼〜▲5▼にて図5、図6のフローチャートとつながる。また、以下の処理内容は、冷房運転モード時のみに行われる。
【0072】
上述ように弁開度EVCが適正な過冷却度となるように制御されて、ステップS501に進むと、圧縮機21の回転数IVRが異常高回転数で所定回転数IVX(8000rpm)より高いか否かが判定される。なお、上記回転数IVRは、上記インバータ31内での圧縮機21の回転数の相当する信号を用いて検出する。例えばインバータ31から電動モータ30への線電流等を用いる。
【0073】
ステップS501にて回転数IVRが所定回転数IVXより高く、YESと判定されると、ステップS502に進み、フラグf3に3がセットされているか否かを判定する。つまり、ステップS501では、後述の理由により、上記誤差によって上記算出過冷却度SCが実際の過冷却度SC′より小さくなっているか否かを判定している。
【0074】
ステップS502での判定結果がNOの場合は、ステップS503に進み、ステップS503では、弁開度EVCを上限値VC1に切り換える。その後、ステップS504に進んで、タイマT4をカウントアップする。次のステップS505にて、このタイマT4が所定時間τ4 を越えたか否かを判定し、越えていないと判定されると、ステップS504に戻る。つまり、弁開度EVCは所定時間τ4 だけ上限値VC1に保持される。
【0075】
タイマT4が所定時間τ4 経過すると、ステップS506にて上記ステップS370にて算出された目標過冷却度SCOを、予め設定された所定過冷却度(1℃)小さくなるように補正し、新たに補正過冷却度としてSCO−1を算出する。その後、ステップS507に進んで、フラグに3をセットする。
すなわち、上記ステップS502は、回転数IVRが所定回転数IVXより高くなって、目標過冷却度SCOが所定過冷却度として1℃小さくなるように補正されたか否かを判定している。従って、ステップS501での判定結果がNOとなるまで、ステップS506にて繰り返して補正過冷却度が1℃づつ小さくなるように補正される。
【0076】
また、上記ステップS501にて回転数IVRが所定回転数IVXより低いと判定されると、ステップS508に進んで、フラグf3に3がセットされているか否かが判定される。つまり、ステップS508では、ステップS370での目標過冷却度SCOがステップS506で補正されたか否かを判定することで、回転数IVRが所定回転数IVXより高い状態から、低い状態に変わったか否かを判定している。そして、ステップS508では、冷凍サイクル20起動後、ずっと回転数IVRが所定回転数IVXより低い場合は、NOと判定されて、ステップS120に戻る。
【0077】
一方、ステップS508でYESと判定されたということは、以前に回転数IVRが所定回転数IVXより高くなって、上記誤差のため、上記算出過冷却度SCが実際の過冷却度SC′より小さいということであるため、この場合はステップS509に進む。ステップS509では、ステップS506での補正回数A(一回1℃であるため、A℃となる)とし、次にステップS230に進んだときに算出されるSCOをSCO1とし、ステップS240におけるΔEVCの算出で使用するSCOを、SCO−Aとなるように設定する。その後、ステップS120に戻る。
【0078】
次に、上記マイクロコンピュータの制御装置に基づく具体的作動を、図16のタイミングチャートを用いて説明する。なお、以下、説明ではキースイッチおよび運転モード設定スイッチ55をオンして空調装置を起動してから冷房運転モードを継続して行われたことを前提とする。さらに、ここでは上記所定時間τ2 は考慮していない。
【0079】
空調装置を起動して、冷凍サイクル20が起動して冷房運転モードが開始されて、上記時間τ1 が経過するt1 までの間は、弁開度EVCはVC1に固定される。そして、この間は、冷凍サイクル20が停止している状態から起動された状態であるため、上記凝縮温度および高圧圧力は増大し、算出過冷却度SCは徐々に上昇する。
【0080】
そして上記時間τ1 が経過した時点で目標過冷却度SCOが算出されるわけだが、この図16の例の場合、τ1 の時点での算出過冷却度SCは上記SCOより小さく、ΔSCが負の値となるので、図9からΔEVCも負の値となる。これにより、弁開度EVCは、時間τ1 以降小さくなるように制御されて、算出過冷却度SCは上記SCOに近づく。
【0081】
また、空調装置が起動すると、上記制御装置40により室内熱交換器11を通過した直後の空気温度(以下、エバ後温度)が上記目標冷却度合い(エバ後目標温度)となるように制御されるため、圧縮機21の回転数IVRは、徐々に上昇していく。
そして、このように弁開度EVCが小さくなって、例えば時間τ5 にて弁開度EVCが所定開度となったとする。しかし、この場合は、上記誤差により、上記算出過冷却度SCが実際の過冷却度SC′より小さいため、実際には、弁開度EVCを上記所定開度とすることは、弁開度EVCを小さくしすぎとなる。従って、適正な過冷却度を得ることができなくなるとともに、高圧圧力が高くなって、室外熱交換器22に液冷媒が溜まり過ぎる。この結果、冷房用熱交換器11ではガス不足が生じる。
【0082】
すると、この場合、上記エバ後温度が上記エバ後目標温度より高くなって、さらに回転数IVRは時間τ1 から時間τ5 以降でも異常に上昇する。この結果、圧縮機21の動力Wが増大して、さらに冷凍サイクル20の効率を悪化させる。従って、この場合の対処策としては、上記弁開度EVCを大きくして、実際の過冷却度SC′をある程度小さくしてやれば良い。
【0083】
そこで、本例では、時間τ5 にて回転数IVRが所定回転数IVXとなると、ステップS503〜ステップS505の処理が行われる。そして、本例ではステップS506の処理を行って弁開度EVCを制御する前に、先ず、弁開度EVCを大きくなるように変化させて、時間τ5 から時間τ6 まで間、つまり所定時間τ4 の間上限値VC1に保持する。ここで、このように弁開度EVCを上限値VC1に大きく変化させることは、上記誤差の範囲を飛び越え、弁開度EVCを大きくしすぎとなる。しかし、このようにしたのは、以下の理由がある。つまり、上述したように室外熱交換器22に液冷媒が溜まり過ぎるが、これを素早く冷凍サイクル20の循環量として使用するためには、冷媒の循環路である冷房用膨張弁24の弁開度EVCをなるべく大きくすれば良い。そこで、本例では、回転数IVRが所定回転数IVXとなると、弁開度EVCを上限値VC1に保持した。
【0084】
これにより、素早く、冷房用熱交換器11でのガス不足が解消でき、短時間で回転数IVRを低下させることができる。さらには短時間で回転数IVRが低下するため、圧縮機21の省動化を達成でき、冷凍サイクル20の効率をも向上できる。
また、このように弁開度EVCを上限値VC1としても、冷凍サイクル20の低圧高圧のバランスの遅れ等により、冷房用熱交換器11での冷却能力が直ぐさま向上されることが無く、図17では、この状態を想定して時間τ5 から時間τ6 までの間でも回転数IVRが上昇した場合を示している。
【0085】
そして、時間τ5 では、ステップS506にてSCO−1が算出されているため、時間τ6 ではステップS380にてSCOが補正されて1℃減算されて、補正過冷却度としてSCO−1が算出される。そして、時間τ6 以降では、ステップS390にてΔEVCが算出過冷却度SCと上記SCO−1と差によって算出されるため、実際の過冷却度SC′は、本来すべき時間τ5 で算出された目標過冷却度SCOに近づく。この結果、冷房運転モードにおいて冷凍サイクル20の算出過冷却度SCが実際の過冷却度SC′より小さいときに、冷凍サイクル20の効率悪化を抑制することができる。
【0086】
また、弁開度EVCは従来装置(SCOの補正を行わないもの)と比較して図17中bで示す所定開度、つまりVC4−VC5分大きくなることで、時間τ6 以降、冷房用熱交換器11でのガス不足が解消されて、冷房用熱交換器11での冷房能力が向上する。このため、時間τ6 以降で、ある時間となると、回転数IVRは、速やかに低下して、上記所定回転数IVXより低くなる。このため、上述したように圧縮機21の省動化を達成でき、圧縮機21の動力Wが小さくなるため、さらに冷凍サイクル20の効率悪化を抑制することができる。さらには圧縮機21の回転による騒音振動を低減できる。
【0087】
なお、上述の説明では、一回だけSCOをSCO−1に補正することで、回転数IVRが所定回転数IVXに低下した。しかし、実際には、一回目のSCOの補正で、回転数IVRが所定回転数IVXまで低下しないときには、ステップS502からステップS506にジャンプして、回転数IVRが所定回転数IVXより低くなるまで、ステップS506の処理が行われる。
【0088】
また、冷房運転モードが継続中で、上述のように回転数IVRが所定回転数IVXより高い状態から低い状態になるとは、上記誤差のため、上記算出過冷却度SCが実際の過冷却度SC′より小さいということである。このため、ステップS509の処理を行わずにステップS120に戻って、ステップS230のみでSCOを算出すると、再度、冷凍サイクル20の効率が悪化する可能性がある。
【0089】
そこで、このような場合に、本例ではステップS509での補正回数Aを上記誤差の大きさに相当するものとして、一旦、SCOの補正が行われた後は、この補正回数Aだけ、必ずステップS370でのSCOをSCO1として、ステップS380にてΔSCをSCO1−Aと算出過冷却度SCとから算出した。これにより、さらに冷房運転モードが継続されたとしても、引き続き冷凍サイクル20の効率が悪化を抑制することができる。また、この補正回数Aを記憶しておき、その後の冷房運転中には、必ずステップS370でのSCOをSCO1として、ステップS380でのΔSCをSCO1−Aと算出過冷却度SCとから算出するようにしても良い(学習制御)。
【0090】
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、ステップS422にて弁開度EVC(EVH)に変化が無いと、SCOを補正することで、弁開度EVCを小さくした。一方、本例では、ステップS422にて弁開度EVC(EVH)に変化が無いと、弁開度EVCの変化量として所定開度を予め設定しておき、上記SCOに関係無く、直ちに弁開度EVCを上限値VC1から上記所定開度だけ大きくする。これにより、上記第1実施形態と同様な効果が得られる。なお、ここでの所定開度とは、弁開度EVCの全作動量に対して小さく、弁開度EVCが作動範囲の中間位置となるように設定する。
【0091】
(第4実施形態)
上記第2実施形態では、ステップS501にて回転数IVRが所定回転数IVXより高くなるとSCOを補正することで、弁開度EVCを大きくした。一方、本例では、ステップS501にて回転数IVRが所定回転数IVXより高くなると、弁開度EVCの変化量として所定開度を予め設定しておき、上記SCOに関係無く、直ちに弁開度EVCを所定開度だけ大きくする。これにより、上記第2実施形態と同様な効果が得られる。なお、ここでの所定開度とは、弁開度EVCの全作動量に対して十分小さく、弁開度EVCが作動範囲の中間位置となるように設定する。
【0092】
(変形例)
上記第1、第3実施形態では、弁開度EVCの上限値VC1に対する変化量0であるときに、弁開度EVCを小さくしたが、上記変化量が0でなく微小な所定量より小さいと、弁開度EVCを所定弁開度小さくするようにしても良い。
また、上記各実施形態では、冷凍サイクル20が起動されると、弁開度EVC(EVH)を上限値VC1(VH1)としたが、上限値より若干小さな弁開度であっても良い。
【0093】
また、第1実施形態において、一旦弁開度EVC(EVH)に変化があると、以後、冷凍サイクル20停止までステップS426にて弁開度(EVC(EVH)を保持した。しかし、以下のようにしても良い。
ステップS425での補正回数を記憶しておき、この補正回数Bをセンサ誤差の大きさに相当するものとして、一旦、SCOの補正が行われた後は、この補正回数Aだけ、必ずステップS230、370でのSCOをSCO1として、SCO=SCO1+B、つまり、ステップS230、S370でのSCOに必ずBを加えて、弁開度EVC(EVH)を制御しても良い(学習制御)。これにより、さらに冷房もしくは暖房運転モードが継続されたとしても、引き続き冷凍サイクル20の効率が悪化を抑制することができる。
【0094】
また、上記第2、4実施形態において、ステップS501にて回転数IVRが所定回転数IVXより高くなると、目標過冷却度SCを補正したり、弁開度EVCを直ちに所定弁開度大きくしたが、制御装置40内での弁開度EVCに関連する信号を用いて、この信号が所定弁開度より小さくなると、もしくは目標過冷却度SCOを小さく補正したり、弁開度をEVC所定弁開度大きくするようにしても良い。
【0095】
また、上記第2、第4実施形態において、冷房時だけでなく暖房時にも同じような制御をしても良い。
また、上記第2、第4実施形態において、ステップS501にて回転数IVRが所定回転数IVXより高くなると、目標過冷却度SCを補正したり、弁開度EVCを大きくしたが、冷房用熱交換器11にてガス不足が生じると、上記エバ後空気温度が所定温度より大きくなると、目標過冷却度SCを補正したり、弁開度EVCを所定弁開度大きくしたりするようにしても良い。
【0096】
また、上記第2、第4実施形態において、ステップS501にて回転数IVRが所定回転数IVXより高くなると、目標過冷却度SCを補正したり、弁開度EVCを直ちに所定弁開度大きくしたが、圧縮機21の回転数が高くなると、圧縮機21から吐出される冷媒温度が高くなる。そこで、上記冷媒温度を検出する温度検出手段として冷媒温度検出センサを設け、この冷媒温度センサが検出する冷媒温度が所定温度より高くなると、目標過冷却度SCを補正したり、弁開度EVCを所定弁開度大きくするようにしても良い。
【0097】
また、上記第2、4実施形態において、ステップS501にて回転数IVRが所定回転数IVXより高くなると、圧縮機21から吐出される冷媒の高圧圧力が高くなる。このため、そこで、上記センサ43が検出する高圧圧力が所定圧力より高くなると、目標過冷却度SCを補正したり、弁開度EVCを所定弁開度大きくするようにしても良い。
【0098】
また、上記第2、4実施形態において、ステップS501にて回転数IVRが所定回転数IVXより高くなるということは、インバータ31の入力電流もしくは出力電流の値、もしくは上昇速度が所定値より大きいときに、目標過冷却度SCを補正したり、弁開度EVCを所定弁開度大きくするようにしても良い。
また、上記各実施形態において、弁開度EVC(EVH)の上限値VH1(またはVC1)および下限値VH2(またはVC2)を環境条件によって変えても良い。例えば、車室内の負荷が大きいときは、負荷が小さくときに比べて上限値VH1(またはVC1)を大きな値とし、これに応じてVH2(またはVC2)も大きくする。
【0099】
また上記各実施形態では、冷凍サイクル運転モードをマニュアル制御したときについて説明したが、オート制御したときにおいても同様に適用できる。
また、上記各実施形態は電気自動車用空調装置について説明したものだが、本発明は、エンジン駆動の車両用空調装置としても適用できるし、室内用の空調装置にも適用できる。
【0100】
また、本発明は、特開平9−39550号公報に記載されているようなガスインジェクションタイプの冷凍サイクル装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の各実施形態における空調装置の全体構成図である。
【図2】上記各実施形態における電気式膨張弁の弁開度と冷媒流量との関係を示す特性図である。
【図3】上記各実施形態における制御系のブロック図である。
【図4】上記各実施形態におけるコントロールパネルの正面図である。
【図5】上記各実施形態における電気式膨張弁の制御処理手順を示すフローチャートである。
【図6】上記各実施形態における電気式膨張弁の制御処理手順を示すフローチャートである。
【図7】上記各実施形態における冷凍サイクルのモリエル線図である。
【図8】上記実施形態の冷房運転モード時における各環境要因と目標過冷却度SCOとの関係を示すマップである。
【図9】上記実施形態の冷房運転モード時における偏差ΔSCと冷房用膨張弁増減弁開度ΔEVHとの関係を示すマップである。
【図10】上記各実施形態における電気式膨張弁の制御処理手順を示すフローチャートである。
【図11】上記第1実施形態における弁開度EVCのタイミングチャートである。
【図12】従来装置の弁開度の挙動を表す図である。
【図13】上記実施形態の暖房運転モード時における各環境要因と目標過冷却度SCOとの関係を示すマップである。
【図14】上記実施形態の暖房運転モード時における偏差ΔSCと暖房用膨張弁増減弁開度ΔEVHとの関係を示すマップである。
【図15】上記第1実施形態における電気式膨張弁のタイミングチャートである。
【図16】上記第2実施形態における電気式膨張弁の制御処理手順を示すフローチャートである。
【図17】上記第2実施形態における電気式膨張弁のタイミングチャートである。
【図18】上記第1実施形態における変形例であって、学習制御の内容を表すフローチャートである。
【符号の説明】
12…暖房用室内熱交換器、14〜16…吹出口、
20…冷凍サイクル、21…圧縮機、22…室外熱交換器、
23…冷房用膨張弁、24…暖房用膨張弁、25…アキュムレータ、
26…四方弁、27…冷媒配管、40…制御装置、41…外気温センサ、
42…吸込温度センサ、43…吐出圧センサ、
44…室外熱交換器出口温センサ、45…室内熱交換器出口温センサ。
Claims (19)
- 冷媒を圧縮する圧縮機(21)、この圧縮機(21)からの冷媒を凝縮させる凝縮器(12、22)、この凝縮器(12、22)からの冷媒を減圧する電気式膨張弁(23、24)、およびこの電気式膨張弁(23、24)からの冷媒を蒸発させる蒸発器(11)を有する冷凍サイクル(20)と、
前記凝縮器(12、22)における液冷媒の過冷却度に関連する過冷却情報を検出する過冷却情報検出手段(43〜45)と、
前記過冷却情報に基づいて、算出過冷却度(SC)を算出する過冷却度算出手段(S220、S360)とを有し、
前記圧縮機(21)を駆動して前記冷凍サイクル(20)が起動されてから第1所定時間は、前記電気式膨張弁(23、24)の弁開度(EVC,EVH)を予め設定された初期開度(VC1,VH1)とし
前記第1所定時間(τ1 )経過後、前記算出過冷却度(SC)が所定の目標過冷却度(SCO)となるように前記弁開度(EVC,EVH)を制御する冷凍サイクル制御装置であって、
前記第1所定時間経過(τ1 )後、さらに第2所定時間の間に、前記弁開度(EVC,EVH)の前記初期開度(VC1,VH1)に対する変化量が所定量より小さいと、前記弁開度(EVC,EVH)を所定弁開度小さくすることを特徴とする冷凍サイクル制御装置。 - 前記変化量が0であるとき、前記弁開度(EVC,EVH)を所定弁開度小さくすることを特徴とする請求項1記載の冷凍サイクル制御装置。
- 予め前記所定開度を設定し、前記弁開度(EVC,EVH)の前記初期開度(VC1,VH1)に対する変化量が所定量より小さいと、直ちに前記弁開度(EVC,EVH)を前記所定開度だけ小さくすることを特徴とする請求項1または2記載の冷凍サイクル制御装置。
- 前記目標過冷却度(SCO)を予め設定された所定過冷却度大きくなるように補正する補正手段(S425)を有し、
前記算出過冷却度(SC)が前記補正手段(S425)にて補正された目標過冷却度(SCO+1)となるように前記弁開度(EVC,EVH)を制御することを特徴とする請求項1または2記載の冷凍サイクル制御装置。 - 前記初期開度(EVC,EVH)が、前記電気式膨張弁(23、24)の作動開度範囲の最大開度であることを特徴とする請求項1ないし4いずれか1つに記載の冷凍サイクル制御装置。
- 前記弁開度(EVC,EVH)が前記所定開度小さくなるまでの補正手段(S425)による補正量を学習、記憶し、前記弁開度(EVC,EVH)を学習制御することを特徴とする請求項5記載の冷凍サイクル制御装置。
- 前記初期開度(VC1,VH1)から前記弁開度(EVC,EVH)が小さくなって所定開度に変わったのちは、前記冷凍サイクル(20)の作動中である限り前記弁開度(EVC,EVH)を前記所定開度に保持することを特徴とする請求項1ないし5いずれか1つに記載の冷凍サイクル制御装置。
- 前記冷凍サイクル(20)は、前記蒸発器(11、22)からの気液2相冷媒のうち気相冷媒と液相冷媒とを分離して、気相冷媒を前記圧縮機(21)に吸入させるアキュムレータ(25)を有するアキュムレータサイクルであることを特徴とする請求項1ないし7いずれか1つに記載の冷凍サイクル制御装置。
- 請求項8記載の冷凍サイクル制御装置を備えた空調装置であって、
前記蒸発器(11)は、室内への流路をなす空調ケース(2)内に配置されて、室内を冷房する冷房時には、室内を冷却する冷却用熱交換器として機能し、
前記電気式膨張弁(23)は、冷房時に前記過冷却度を制御する冷房用膨張弁であり、
前記凝縮器(22)は、前記空調ケース(2)の外部に配置された室外熱交換器であることを特徴とする空調装置。 - 前記凝縮器(12)は、前記室外熱交換器(22)の他に、前記空調ケース(2)内に配置され、室内を暖房するための暖房用凝縮器(12)を有し、
さらに前記電気式膨張弁(24)は、前記冷房用膨張弁(23)の他に、暖房時に前記過冷却度を制御する暖房用膨張弁(24)を有し、
前記冷凍サイクル(20)は、
前記冷房時には、冷媒を前記圧縮機(21)、前記室外熱交換器(22)、前記冷房用膨張弁(23)、前記冷却用熱交換器(11)、前記アキュムレータ(25)の順に循環させ、前記暖房時には、冷媒を前記圧縮機(21)、前記暖房用凝縮器(12)、前記暖房用膨張弁(24)、前記室外熱交換器(22)、前記アキュムレータ(25)の順に循環させ、前記室外熱交換器(22)を蒸発器として機能させるヒートポンプ式の冷凍サイクルであることを特徴とする請求項8記載の空調装置。 - 冷媒を圧縮する圧縮機(21)、この圧縮機(21)からの冷媒を凝縮させる凝縮器(12)、この凝縮器(12)からの冷媒を減圧する電気式膨張弁(23)、およびこの電気式膨張弁(23)からの冷媒を蒸発させる蒸発器(11)を有する冷凍サイクルと、
前記凝縮器(12)における液冷媒の過冷却度に関連する過冷却情報を検出する過冷却情報検出手段(43〜45)と、
前記過冷却情報に基づいて算出過冷却度(SC)を算出する過冷却度算出手段とを有し、
前記算出過冷却度(SC)が所定の目標過冷却度(SCO)となるように前記電気式膨張弁(23)の弁開度(EVC)を制御し、
前記蒸発器(11)での空気冷却度合いが所定の目標度合いなるように前記圧縮機(21)の回転数(IVR)を制御する空調装置であって、
前記回転数(IVR)に関連する信号(IVR)を発生する信号発生手段(40)を有し、前記信号(IVR)が所定回転数(IVX)より高くなると、前記目標過冷却度(SCO)を予め設定された所定過冷却度小さくなるように補正して、補正された目標過冷却度(SCO−1)となるように前記弁開度(EVC)を制御することを特徴とする冷凍サイクル制御装置。 - 前記弁開度(EVC)が前記所定開度大きくなるまでの補正量を学習、記憶し、前記弁開度(EVC)を学習制御することを特徴とする請求項5記載の冷凍サイクル制御装置。
- 冷媒を圧縮する圧縮機(21)、この圧縮機(21)からの冷媒を凝縮させる凝縮器(12)、この凝縮器(12)からの冷媒を減圧する電気式膨張弁(23)、およびこの電気式膨張弁(23)からの冷媒を蒸発させる蒸発器(11)を有する冷凍サイクルと、
前記凝縮器(12)における液冷媒の過冷却度に関連する過冷却情報を検出する過冷却情報検出手段(43〜45)と、
前記過冷却情報に基づいて算出過冷却度(SC)を算出する過冷却度算出手段とを有し、
前記算出過冷却度(SC)が所定の目標過冷却度(SCO)となるように前記電気式膨張弁(23)の弁開度(EVC)を制御し、
前記蒸発器(11)での空気冷却度合いが所定の目標度合いとなるように前記圧縮機(21)の回転数(IVR)を制御する空調装置であって、
前記回転数(IVR)に関連する信号(IVR)を発生する信号発生手段(40)を有し、
予め前記所定開度を設定し、前記信号(IVR)が所定回転数(IVX)より高くなると、直ちに前記弁開度(EVC)を前記所定開度大きく制御することを特徴とする冷凍サイクル制御装置。 - 前記目標過冷却度(SCO)を補正して、前記弁開度(EVC)を制御する前に、前記弁開度(EVC)をその作動開度範囲の最大開度(VC1)に所定時間(τ4 )保持することを特徴とする請求項11記載の空調装置。
- 前記弁開度(EVC)を所定開度大きくする前に、前記弁開度(EVC)をその作動開度範囲の最大開度(VC1)に所定時間(τ4 )保持することを特徴とする請求項13記載の空調装置。
- 冷媒を圧縮する圧縮機(21)、この圧縮機(21)かの冷媒を凝縮させる凝縮器(12)、この凝縮器(12)からの冷媒を減圧する電気式膨張弁(23)、およびこの電気式膨張弁(23)からの冷媒を蒸発させる蒸発器(11)を有する冷凍サイクル(20)と、
前記凝縮器(12)における液冷媒の過冷却度に関連する過冷却情報を検出する過冷却情報検出手段(43〜45)と、
前記過冷却情報に基づいて算出過冷却度(SC)を算出する過冷却度算出手段(S360)とを有し、
前記過冷却算出手段(S360)が算出する前記算出過冷却度(SC)が目標過冷却度(SCO)となるように前記電気式膨張弁(23)の弁開度(EVC)を制御し、
前記蒸発器(11)での空気冷却度合いが所定の目標度合いなるように前記圧縮機(21)の回転数(IVR)を制御する空調装置であって、
前記弁開度(EVC)に関連する信号を発生する信号発生手段(40)を有し、
前記信号発生手段(40)が発生する信号が所定弁開度より小さくなると、前記目標過冷却度(SCO)を予め設定された所定過冷却度小さくなるように補正して、補正された目標過冷却度(SCO−1)となるように前記弁開度(EVC)を制御することを特徴とする冷凍サイクル制御装置。 - 冷媒を圧縮する圧縮機(21)、この圧縮機(21)からの冷媒を凝縮させる凝縮器(12)、この凝縮器(12)からの冷媒を減圧する電気式膨張弁(23)、およびこの電気式膨張弁(23)からの冷媒を蒸発させる蒸発器(11)を有する冷凍サイクル(20)と、
前記凝縮器(12)における液冷媒の過冷却度に関連する過冷却情報を検出する過冷却情報検出手段(43〜45)と、
前記過冷却情報に基づいて算出過冷却度(SC)を算出する過冷却度算出手段(S360)と、
前記前記蒸発器(11)での空気冷却度合いを検出する冷却度合い検出手段(46)とを有し、
前記過冷却度算出手段(S360)が算出する前記算出過冷却度(SC)が前記所定の目標過冷却度(SCO)となるように前記電気式膨張弁(23)の弁開度(EVC)を制御し、
前記蒸発器(11)での空気冷却度合いが所定の目標度合いなるように前記圧縮機(21)の回転数(IVR)を制御する空調装置であって、
前記空気冷却度合いが所定冷却度合いより大きくなると、前記目標過冷却度(SCO)を予め設定された所定過冷却度小さくなるように補正して、補正された目標過冷却度(SCO−1)となるように前記弁開度(EVC)を制御することを特徴とする冷凍サイクル制御装置。 - 冷媒を圧縮する圧縮機(21)、この圧縮機(21)からの冷媒を凝縮させる凝縮器(12)、この凝縮器(12)からの冷媒を減圧する電気式膨張弁(23)、およびこの電気式膨張弁(23)からの冷媒を蒸発させる蒸発器(11)を有する冷凍サイクル(20)と、
前記凝縮器(12)における液冷媒の過冷却度に関連する過冷却情報を検出する過冷却情報検出手段(43〜45)と、
前記過冷却情報に基づいて算出過冷却度(SC)を算出する過冷却度算出手段(S360)とを有し、
前記過冷却算出手段(S360)が算出する前記算出過冷却度(SC)が所定の目標過冷却度(SCO)となるように前記電気式膨張弁(23)の弁開度(EVC)を制御し、
前記蒸発器(11)での空気冷却度合いが所定の目標度合いなるように前記圧縮機(21)の回転数を制御する空調装置であって、
前記圧縮機(21)から吐出される冷媒温度が所定温度より高くなると、前記目標過冷却度(SCO)を予め設定された所定過冷却度小さくなるように補正して、補正された目標過冷却度(SCO−1)となるように前記弁開度(EVC)を制御することを特徴とする冷凍サイクル制御装置。 - 前記過冷却情報検出手段(43〜45)は、
前記冷凍サイクル(20)の高圧圧力を検出する高圧圧力検出手段(43)と、
前記凝縮器(12、22)の出口冷媒温度を検出する出口温度検出手段(44、45)とを有し、
前記過冷却度算出手段(S220,S360)は、前記高圧圧力検出手段(43)が検出した高圧圧力から凝縮温度を算出し、この凝縮温度と前記出口温度検出手段(44)が検出した出口冷媒温度とに基づいて、前記算出過冷却度(SC)を算出することを特徴とする請求項1ないし18いずれか1つに記載の冷凍サイクル制御装置。
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