JPH02217768A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷凍サイクル装置に関するもので、より詳しく
言えば、冷凍サイクル装置における冷媒量の不足を検出
する装置に関するものであり、例えば自動車用空調装置
の冷凍サイクル装置に用いて好適なものである。

〔従来の技術〕

冷凍サイクル装置における冷媒量が不足すると、冷媒と
一緒にサイクル内を循環するコンプレッサ循環オイルが
サイクル各部に滞留してコンプレッサへのオイル戻りが
悪化し、コンプレッサがうまく作動しない場合がある。

このため、自動車空調用などの冷凍サイクル装置におい
ては、冷媒不足の検出装置として種りなものが提案され
ており、代表的なものとして、特開昭６３−３２２７１
号に示されているように、コンプレッサ起動前後の蒸発
器出口側冷媒温度の差とサイクル内の冷媒充填量との間
に相関関係があることに注目し、温度差が所定値以下に
なると冷媒不足と判定するようにしたものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、可変容量コンプレッサのように冷媒吐出
量を制御できるコンプレッサを用いた冷凍サイクル装置
においては、外気温の低い時等の低負荷運転時までコン
プレッサ容量制御を行い、容量が少なくなっているため
、上記のものでは冷媒が適正量充填された状態で運転さ
れていても、コンプレッサ起動前後の蒸発器出口側冷媒
温度の変化が小さく、この温度差は所定値以下となって
しまい、冷媒不足と誤判定してしまうという問題がある
。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、冷媒吐出量
と制御することのできるコンプレッサを用いた冷凍サイ
クル装置において、低負荷運転時であっても冷媒不足を
検出することができる冷凍サイクル装置を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するため、 コンプレッサを有し、このコンプレッサから吐出された
冷媒を循環させてなる冷凍サイクル装置において、 前記コンプレッサからの冷媒吐出量を変化させる可変手
段と、 冷媒不足検出を行うタイミングを生じるタイミング手段
と、 前記タイミングに応じて、前記可変手段を制御して前記
コンプレッサからの冷媒吐出量を所定レベルに増大させ
る増大手段と、 この増大手段にて前記冷媒吐出量が増大された後に、前
記循環冷媒の不足状態を検出する冷媒不足検出手段とを
備えるという技術的手段を採用Ｖる。

（作用） 上記構成において、本発明の詳細な説明する。

可変手段によってコンプレッサはその冷媒吐出量を可変
制御される。この時、タイミング手段により増大手段の
作動が許容されると、この増大手段により前記可変手段
が制御されて前記冷媒吐出量が所定レベルに増大される
。そして、前記冷媒吐出量が前記所定レベルとなると、
冷媒不足検出手段が冷媒不足か否かを判定する。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例について説明する。第１
図は本発明を自動車空調用冷凍゛サイクルに適用した第
１実施例を示すものであって、ＩＯは容量制御機構１０
ａを内蔵する可変容量コンプレッサで、電磁クラッチ１
１を介して自動車エンジン１２により駆動される。なお
、容量制御機構１０ａはコンプレッサの圧縮能力を可変
するもので、電磁的に制御される弁によって構成される
ものであり、この電磁弁を制御する駆動信号としては、
矩形波パルス状の信号が使用されるもので、このパルス
状信号のデユーティ比によってコンプレッサ容量が設定
制御されるようになっており、このデユーティ比は特開
昭６３−１８４５１７号に示されているようにＰＩＤｆ
ｆｉｌｌｆｌによって算出されるものである。

可変容量コンプレッサ１０の吐出側には凝縮器１３が接
続されており、この凝縮器１３は可変容量コンプレッサ
１０から吐出されたガス冷媒を冷却用ファン１４によっ
て送風される冷却空気により冷却して凝縮する。冷却フ
ァン１４はモータ１４ａにより駆動される。

凝縮器１３の下流側には、液冷媒を溜めるレシーバ１５
を介して温度式膨張弁１６が接続されている。この膨張
弁１６はその弁開度が後述する蒸発器１７の出口側配管
に配設された感熱筒１６ａにより機械的に制御されるも
のであって、レシーバ１５からの液冷媒を減圧膨張させ
る減圧装置としての役割を果たす。

温度式膨張弁１６の下流側には、蒸発器１７が接続され
ており、この蒸発器１７は膨張弁１６を通過した低温低
圧の気液２相冷媒と送風ファン１８によって送風される
車室内又は車室外空気とを熱交換して液冷媒を蒸発させ
る。冷媒の蒸発潜熱により冷却された冷風は、ヒータユ
ニット２４を介して車室内へ吹出す。ヒータユニット２
４には、周知のごとくエンジン冷却水を熱源とするヒー
タコア２４１、このヒータコア２４１を通過して加熱さ
れる温風とヒータコア２４１のバイパス路２４２を通過
する冷風の風量割合を調節して車室内への吹出空気温度
を調節する温度制御ダンパ２４３等が内蔵されている。

蒸発器１７の下流側は可変容量コンプレツサ１０の吸入
側に接続されている。

Ｉは蒸発器１７の出口配管部に配置され、蒸発器出口側
の冷媒圧力ＰＥを検出する圧力センサである。

２は蒸発器１７の出口配管部に配置され、蒸発器出口側
の冷媒温度ＴＲを検出する冷媒温センづで、サーミスタ
からなる。

２２は制御回路で、上記各センサ１，２の検出信号が入
力される入力回路２２ａと、この入力回路２２ａからの
入力信号に基づいて所定の演算処理を行うマイクロコン
ピュータ２２ｂと、このマイクロコンピュータ２２ｂの
出力信号に基づいて電磁クラッチ１１、容量制御機構１
０ａへの通電を制御する出力回路２２ｃとを有している
。

マイクロコンピュータ２２ｂは、中央処理装置（ＣＰＵ
）、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）　、クロック回路等を備
え、これらＣＰＵ、メモリ、クロック回路はパスライン
を介して互いに接続されている。メモリ（ＲＡＭ）は入
力回路２２ａからの各ディジタル信号を受けて一時的に
記憶し、これら各信号をＣＰＵに選択的に付与する。ク
ロック回路は所定周波数を有するクロック信号を発生し
、これに基づいてマイクロコンピュータ２２ｂにおける
所定の制御プログラムの実行を許容する。また、メモリ
（ＲＯＭ　）内には、後述するような演算処理をマイク
ロコンピュータ２２ｂ内にて実行するために、前記所定
の制御プログラムが予め記憶されている。

次に、第１実施例の作動を第２図、第３図、第４図に示
すフローチャートに基づいて説明する。

図示しない空調装置作動スイッチを投入することにより
、第２図のステップ２００がスタートし、次°のステッ
プ２０１において初期条件として、可変容量コンプレッ
サの容量側′４１１弁の制御目標とする冷媒圧力ＰＯ、
ガス不足判定温度Ｔｃ、ＰＩＤ制御の比例ゲインＫｐ、
積分時間Ｔｉ　、　微分時間Ｔｄ、起動時の制御弁弁開
度を制御する駆動信号、すなわちデユーティ比ＤＴｏ、
一定増大値ＤＤＴ、カウンタＮ、判定値Ｚの設定を行う
。次のステップ２０２でコンプレッサ起動前の蒸発器出
口冷媒温度を冷媒温センサで測定し、ＴＰＯとして記憶
する。次のステップ２０３でクラッチ１１をＯＮし、可
変容量コンプレッサ１０を起動する。

次のステップ２０４で蒸発器Ｉ７出口の冷媒の圧力およ
び温度をそれぞれ圧力センサ１、冷媒温センサ２で測定
し、それぞれＰＥ、ＴＲとして記憶する。次のステップ
２０５で判定値Ｚが０が１か判定する。ステップ２０５
の判定がＹＥＳ、すなわちＺ−１のときは直接ステップ
２０６に進むが、ステップ２０５の判定がＮｏ、すなわ
ち２−０ならばステップ２１２へ進み、可変容量コンプ
レッサ１０起動後の経過時間が１分以上で２分以内かを
判定する。このステップ２１．２において、カウンタＮ
の計数がＮ＞３０．Ｎ＜６０と定められているのは、後
述するステップ２０９（カウンタＮの計算を行うステッ
プ）の次に２秒間待機するステップ２１１が設けられて
いるためである。

ステップ２１２の判定がＹＥＳならばステップ２１３に
進み、コンプレッサ起動前の冷媒温度ＴＲＯと起動後の
冷媒温度ＴＲとの温度差ΔＴＲ（＝ＴＲＯ−ＴＲ）と判
定温度Ｔｃとを比較し、ΔＴＲがＴｃの場合はＹＥＳと
なり、ステップ２１４で判定値Ｚを１にする。また、前
記ステップ２１２及びステップ２１３の判定がＮＯであ
るときは直接ステップ２０６に進み、ここで目標とする
ＰＯと実際のＰＥとの偏差ｅｆｉを計算する。次のステ
ップ２０７でＰ　Ｉ　Ｄ　ＩＪｉｆｆｔｌによりデユー
ティ比ＤＴ７を計算する。このデユーティ比ＤＴｎにて
構成される駆動信号によって、容量制御機構］Ｏａの制
御弁の弁開度が決定され、可変容量コンブレッサ１０の
圧縮能力が変化する。次のステップ２０８でＤ　Ｔｎ−
＋　ｔ　　ｅａ−Ｚ　＋　　ａｎ−１のデータ更新を行
い、ステップ２０９でカウンタの計算を行う。次のステ
ップ２１０において、コンプレッサ起動から２分後まで
、もしくはコンプレッサ起動後２分経過していても、判
定値Ｚ＝１を満足するときは判定はＮＯとなり、次のス
テップ２１１で２秒間待機して再びステップ２０４＾・
戻る。

また、ステップ２１０においてコンプレッサ起動後２分
経過し、かつ判定値Ｚが０のとき２．第３図のステップ
３０１へ進む。第３図のステップ３０１では、可変容量
コンプレッサエ０の容量制御機構１０ａの制御弁弁開度
を制御する駆動信号ＤＴ、ｌに、後述するステップ３０
５で駆動信号ＤＴ。

の一定増大値ＤＤＴだけ増加させて容量制御運転を行う
。さらに、ステップ３０２で冷媒温センサ２により蒸発
器１７出ロ冷媒温度ＴＲを測定し、ＴＲがステップ２０
４で測定した時よりも低下し、ステップ３０３を満足す
るとき、ステップ３０４で冷媒ありと判定し、判定値Ｚ
−１として、第２図のステップ２０４へ戻る。一方、ス
テップ３０３でＮ　Ｏと判定され、ステップ３０５で容
量制御機構］Ｏａの弁駆動信号ＤＴ、が１００％となっ
た時、第４図のステップ４０１へ進む。

第４図のステップ７１．０１で蒸発器出口冷媒温度Ｔ　
Ｒを判定し、ＴＲＥとする。次にステップ４０２で、ク
ラッチＯＦＦとし、ステップ４０３でタイマカウンタＮ
をリセットする。その後、ステップ４０４でカウンタ計
算を行い、ステップ４０５で１秒間待機し、ステップ４
０６へ進む。ステップ４０６で冷媒温センサ２によりＴ
Ｒを測定し、ステップ４０７ではクラッチＯＩ”　Ｆ　
Ｌでからの１゛Ｒの温度変化を測定する。′ｒＲが上昇
し、温度変化分が設定値Ｔ０以上であれば、ステップ４
０７の判定はＹＥＳとなり、ステップ４０８で冷媒充填
量は適正と判定し、判定値Ｚ＝１とし、クラッチをＯＮ
Ｌ、再び第２図のステップ２０４へ戻る。

また、ステップ４０７でＮｏの判定がステップ４０９を
介して１分間続いた場合、ステップ４１０で冷媒不足状
態と判定し、インジケータ表示によって警告し、ステッ
プ４１１で制御ルーチンが終了し、冷凍サイクルの運転
が停止される。

なお、冷媒充填量が適正量と判定され、第２図のステッ
プ２０４へ戻る場合には、前述のステップ２０４〜２１
１が繰り返し実行され、可変容量コンプレッサ１０の容
量制御機構１０ａの制御弁がデユーティ比ＤＴｆｉでも
って駆動され、その弁開度が制御される。その結果、コ
ンプレッサの容量が制御され、その圧縮能力は可変する
。

なお、上記第１実施例においては、蒸発器１７の出口側
の冷媒圧力ＰＥを検出し、この圧力ＰＥが目標圧力に近
づけられるように制御するようにしているが、これはヒ
ータユニット２４内の蒸発器１７の空気吹き出し出口に
空気温度検出用の空気温センサを設けて、蒸発器１７の
吹き出し空気温度を目標温度に制御するようにしてもよ
い。あるいはこれらを組合せたもの、例えば、蒸発器１
７の出口側の冷媒圧力ＰＥを目標圧力に制御するととも
に、蒸発器１７の吹き出し温度が設定温度となるよ・う
に冷媒圧力ＰＥの目標圧力を制御するようにしたもので
もよい。

なお、上記第１実施例においては減圧装置として温度式
膨張弁を用いているが、電気式膨張弁を用いるものでも
よい。

また、上記第１実施例においては、冷媒不足の判定温度
Ｔｃは一定としているが、外気温を検出し、外気温が上
昇するにつれてＴｃを高くするように補正して、高負荷
時にはより一層早い時点で冷媒不足が検出できるように
してもよい。

また、上記第１実施例においては、冷媒不足検出手段と
して特開昭６３−３２２７１号で提案された構成を用い
ているが、本発明は従来の冷媒不足検出方法が可変容量
コンプレッサを用いた冷凍サイクル装置に対しても適用
可能とするものであり、例えばレシーバ膨張弁間に静電
容量型冷媒不足検出セン号を設けて冷媒不足を検出する
ようにしたものや、レシーバ内の液面レベルを超音波セ
ンサ等で検出して冷媒不足を検出するようにしたもので
もよい。

さらに上記第１実施例では、冷媒不足判定を冷凍サイク
ル起動後、ある程度冷凍サイクル装置を準備運転してか
ら行うものであったが、冷凍サイクル起動直後、あるい
は冷凍サイクル運転中に冷媒不足判定を行うようにした
ものでもよい。なお、この運転中に行う場合において、
上記種々の冷媒不足検出手段が、冷媒不足である一定期
間、あるいはある回数にわたって検出した時に、強制的
にコンプレッサ容量を増大させて冷媒不足判定を行うよ
うにしてもよい。また、冷凍ザイクル運転中の任意の時
に、コンプレッサ容量を強制的に増大させて、上記の種
々の冷媒不足検出手段により冷媒不足判定を行うように
してもよい。

また、上記種々の実施例においては可変容量コンプレッ
サを用いているが、回転速度が制御できるコンプレッサ
も含めて冷媒吐出量が制御できるコンプレッサを用いる
ものでもよい。

また、本発明は自動車空調用に限らず、種々な用途の冷
凍サイクル装置に広く適用可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、冷媒吐出量を制御で
きるコンプレッサを用いた冷凍サイクルにおいて、強制
的に吐出量を増大させ、その増大後に冷媒量を判定して
いるから、冷媒不足を誤判定することの多い低負荷運転
時も的確な冷媒不足判定を行うことができるという優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷凍サイクルを電気制御系統を含む第１実施例
全体構成図、第２図、第３図および第４図はマイクロコ
ンピュータの演算処理を示すフローチャート、第５図は
本発明の構成を示す構成図である。 １・・・圧力センサ、２・・・冷媒温センサ、１０・・
・可変容量コンプレッサ、１３・・・凝縮器、１５・・
・レシーバ、１６・・・温度式膨張弁、１７・・・蒸発
器、２２・・・制御回路。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 （ほか１名） 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　コンプレッサを有し、このコンプレッサから吐出され
   た冷媒を循環させてなる冷凍サイクル装置において、 前記コンプレッサからの冷媒吐出量を変化させる可変手
   段と、 冷媒不足検出を行うタイミングを生じるタイミング手段
   と、 前記タイミングに応じて、前記可変手段を制御して前記
   コンプレッサからの冷媒吐出量を所定レベルに増大させ
   る増大手段と、 この増大手段にて前記冷媒吐出量が増大された後に、前
   記循環冷媒の不足状態を検出する冷媒不足検出手段とを
   備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。