JP6020264B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。
以下、本発明の第1実施形態について図1ないし図6を用いて詳細に説明する。図1において、空調ユニット2は、車室内前方のインストルメントパネル4の内部に配設されており、インストルメントパネル4の外面には、デフロスタ吹出口5、フェイス吹出口6、およびフット吹出口7等が設けられている。車両用空調装置は、大別して、空調ユニット2、図2の送風機30、冷凍サイクル40、冷却水回路50、エアコンECU(本発明で言う空調制御手段)60等から構成されている。
(条件1)温度偏差Es(n)が第1所定値となる閾値Xより小さいか、換言すれば、現在の実蒸発器温度TE(n)が圧縮機作動前の実蒸発器温度TEsより閾値Xに関係する値以上下がったかどうか、
(条件2)温度偏差の変化率Esdon(n)が第2所定値となる閾値Yに関係する値以下かどうか、
を計算する。ここで閾値X、Yの値は、冷凍サイクルに応じて適切な値に設定すればよい。なお、X、Yいずれの値も、この第1実施形態においてはマイナス値に成る。温度偏差の変化率Edon(n)がマイナスとは、温度変化の傾きが低下していることを表している。
(数式1)Iout(n)=Iout(n−1)+Kp*Edot(n)+Ki*E(n)
なお、KpおよびKiはフィードバックゲインである。なお、*は掛け算を表す。
以下、図6を用いて、上記第1実施形態の作動を比較例と比較して説明する。図6の(a)は、実蒸発器温度が時間の経過と共に目標蒸発器温度に収束していく状態を示している。T1は、一般的な比較例と成る圧縮機の能力制御開始時点である。T2は、上記第1実施形態と成る圧縮機の能力制御開始時点の一例である。また、粗い破線C1は、一般的なフィードバック制御で蒸発器温度応答が速い場合(本件制御が不必要な場合)を示している。また、細かい破線C2は、一般的なフィードバック制御で蒸発器温度応答が後れた期間P1を有し、オーバーシュートP2を生じている状態を示している。実線C3は、上記第1実施形態に基づくフィードバック制御である。なお、圧縮機41をOFFして、すぐにONする場合は、冷媒流れの遅れがなく、本件の制御を行わなくても破線C1のように良好な制御が行われる。
上記第1実施形態における冷凍サイクル装置は、圧縮機41で圧縮された冷媒を蒸発器45内で蒸発させる冷凍サイクル装置において、蒸発器45の作動による実蒸発器温度TEを検出する実蒸発器温度検出手段45cを備える。冷凍サイクル装置は、蒸発器45の目標蒸発器温度TEOを演算する目標蒸発器温度演算手段S34と、圧縮機41の制御における制御初期値Ioutsを演算する手段S35とを備える。冷凍サイクル装置は、目標蒸発器温度TEOと、実蒸発器温度TEとの温度偏差E(n)から圧縮機の能力制御値Iout(n)を演算する手段S45〜S48を備える。冷凍サイクル装置は、制御初期値Ioutsにより圧縮機41を制御した後に蒸発器45が所定の温度状態になったことを判定する判定手段S41、S41aを備える。更に、冷凍サイクル装置は、判定手段S41、S41aが所定の温度状態になったことを判定するまでは制御初期値Ioutsによる圧縮機41の制御を保持する圧縮機制御手段S49を備える。かつ、圧縮機制御手段S49は、所定の温度状態になった後に圧縮機の能力制御値Iout(n)による圧縮機41の制御を開始する。
(数式3)Esdot(n)=Es(n)−Es(n−1)
これによれば、温度偏差Es(n)、または、温度偏差の変化率Esdot(n)を簡単に求めて、これらの求められた値から蒸発器45が所定の温度状態に成ったことを正確に判定することができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。なお、第2実施例以下については、第1実施例と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。図7において、実蒸発器温度TE(n)に応答があったかどうかの判定を行うステップS41aは、条件1または条件2から判定している。条件1として、現時点の実蒸発器温度TE(n)と蒸発器温度制御開始時の実蒸発器温度TEsとの温度偏差Es(n)が所定の閾値Xより小さいことを条件としている。このことは換言すれば、現時点の実蒸発器温度TE(n)が、圧縮機41作動前の実蒸発器温度TEsから閾値X以上下がったことを条件としていることになる。
第2実施形態において、冷凍サイクル装置は、現時点の実蒸発器温度TE(n)と圧縮機41の運転を開始したときの実蒸発器温度TEsとの温度偏差Es(n)を演算する温度偏差演算手段(S39)を有する。冷凍サイクル装置は、温度偏差Es(n)の変化率Esdot(n)を演算する変化率演算手段S40を有する。演算された温度偏差Es(n)と第1所定値Xとを比較するか、または、演算された温度偏差の変化率Esdot(n)と第2所定値Yとを比較する。これらいずれかの比較から、判定手段S41、S41aが所定の温度状態になったこと判定する。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる部分を説明する。図8の一部フローチャートにおいて、ステップS34とステップS35の間にステップS81を追加している。ステップS81では、外気温度が所定値以下かを判定し、外気温度が高く、夏場のようにオーバーシュートが発生しない条件においては、直ちに、ステップS45(援用する図5)における通常の圧縮機制御に移行している。なお、外気温度の代わりに蒸発器で冷やされる車室内温度、または、目標吹出温度(TAO)を用いても良い。
第3実施形態においては、目標吹出温度(TAO)と、外気温度と、蒸発器45によって冷却される室内温度とのいずれかが所定温度以上の場合に、判定手段S41、S41aによる判定を行わず、直ちに圧縮機41の能力制御値Iout(n)による制御を開始する制御開始手段S81を備える。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる部分を説明する。図9において、ステップS34とステップS35の間にステップS91を追加している。ステップS91では、前回の圧縮機OFF(圧縮機41の停止)から今回の圧縮機ON(圧縮機41の稼働)までが所定時間以上経過しているか否かを判定している。所定時間経過しておらず、圧縮機OFFから圧縮機ONまでの時間が短い場合は、蒸発器45の流れ込む冷媒の遅れが実質無視できるため、直ちに、ステップS45(援用する図5)における通常の圧縮機制御に移行している。
第4実施形態においては、前回の圧縮機41の停止から圧縮機41の運転開始までの時間が所定時間以上でない場合に、判定手段S41、S41aによる判定を行わず、直ちに圧縮機41の能力制御値Iout(n)による制御を開始する。この制御は、制御開始手段S91により行われる。
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものである。
E(n)、Es(n) S46の温度偏差、S39の温度偏差
S34 目標蒸発器温度(TEO)演算手段
S35 制御初期値(Iouts)を演算する手段
S39 温度偏差(Es(n))を演算する手段
S40 温度偏差の変化率(Esdot(n))を演算する手段
S41、S41a 判定手段
S45〜S49 圧縮機制御手段
S48 圧縮機の能力制御値(Iout(n))を演算する手段
X、Y 第1所定値、第2所定値
Claims (5)
- 圧縮機(41)で圧縮された冷媒を蒸発器(45)内で蒸発させる冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器(45)の作動による実蒸発器温度(TE)を検出する実蒸発器温度検出手段(45c)と、
前記蒸発器(45)の目標蒸発器温度(TEO)を演算する目標蒸発器温度演算手段(S34)と、
前記圧縮機(41)の制御における制御初期値(Iouts)を演算する手段(S35)と、
前記目標蒸発器温度(TEO)と前記実蒸発器温度(TE)との第1温度偏差(E(n))から圧縮機の能力制御値(Iout(n))を演算する手段(S45〜S48)と、
前記制御初期値(Iouts)により前記圧縮機(41)を制御した後に前記蒸発器(45)が所定の温度状態になったことを判定する判定手段(S41a)と、
前記判定手段(S41a)が前記所定の温度状態になったことを判定するまでは前記制御初期値(Iouts)による前記圧縮機(41)の制御を保持し、前記所定の温度状態になった後に前記圧縮機の能力制御値(Iout(n))による前記圧縮機(41)の制御を開始する圧縮機制御手段(S49)と、を備え、
更に、現時点の前記実蒸発器温度(TE(n))と前記圧縮機(41)の運転を開始したときの前記実蒸発器温度(TEs)との第2温度偏差(Es(n))を演算する温度偏差演算手段(S39)と、
前記第2温度偏差(Es(n))の変化率(Edot(n))を演算する変化率演算手段(S40)と、を備え、
演算された前記第2温度偏差(Es(n))と第1所定値(X)とを比較し、または、演算された前記第2温度偏差の変化率(Edot(n))と第2所定値(Y)とを比較し、前記判定手段(S41a)が前記所定の温度状態になったことを判定することを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 圧縮機(41)で圧縮された冷媒を蒸発器(45)内で蒸発させる冷凍サイクル装置において、
前記蒸発器(45)の作動による実蒸発器温度(TE)を検出する実蒸発器温度検出手段(45c)と、
前記蒸発器(45)の目標蒸発器温度(TEO)を演算する目標蒸発器温度演算手段(S34)と、
前記圧縮機(41)の制御における制御初期値(Iouts)を演算する手段(S35)と、
前記目標蒸発器温度(TEO)と前記実蒸発器温度(TE)との第1温度偏差(E(n))から圧縮機の能力制御値(Iout(n))を演算する手段(S45〜S48)と、
前記制御初期値(Iouts)により前記圧縮機(41)を制御した後に前記蒸発器(45)が所定の温度状態になったことを判定する判定手段(S41)と、
前記判定手段(S41)が前記所定の温度状態になったことを判定するまでは前記制御初期値(Iouts)による前記圧縮機(41)の制御を保持し、前記所定の温度状態になった後に前記圧縮機の能力制御値(Iout(n))による前記圧縮機(41)の制御を開始する圧縮機制御手段(S49)と、を備え、
更に、現時点の前記実蒸発器温度(TE(n))と前記圧縮機(41)の運転を開始したときの前記実蒸発器温度(TEs)との第2温度偏差(Es(n))を演算する温度偏差演算手段(S39)と、
前記第2温度偏差(Es(n))の変化率(Edot(n))を演算する変化率演算手段(S40)と、を備え、
演算された前記第2温度偏差(Es(n))と第1所定値(X)とを比較し、かつ、演算された前記第2温度偏差の変化率(Edot(n))と第2所定値(Y)とを比較し、前記判定手段(S41)が前記所定の温度状態になったことを判定することを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 現時点の前記実蒸発器温度をTE(n)とし、前記圧縮機(41)の制御を開始したときの前記実蒸発器温度をTEsとしたときに、前記第2温度偏差Es(n)を
Es(n)=TE(n)−TEs
の数式で求め、
求められた前記第2温度偏差Es(n)よりも前の時点で求められた前記第2温度偏差をEs(n−1)とするときに、前記第2温度偏差の変化率Esdot(n)を
Esdot(n)=Es(n)−Es(n−1)
の数式で求めることを特徴とする請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。 - 目標吹出温度(TAO)と、外気温度と、前記蒸発器(45)によって冷却される室内温度とのいずれかが所定温度以上の場合に、前記判定手段による判定を行わず、直ちに前記圧縮機(41)の能力制御値(Iout(n))による制御を開始する制御開始手段(S81)を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
- 前回の圧縮機(41)の停止から前記圧縮機(41)の運転開始までの時間が所定時間以上でない場合に、前記判定手段による判定を行わず、直ちに前記圧縮機(41)の能力制御値(Iout(n))による制御を開始する制御開始手段(S91)を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
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