JPH0285648A - 冷凍サイクル制御装置 - 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】 光団Ｑ旦旬　［産業上の利用分野］ 本発明は、冷凍サイクルの制御装置に関し、特に蒸発器
から圧縮機にかけての冷媒の温度または過熱度に基づき
圧縮機の容量を調節し、更に蒸発器から圧縮機にかけて
の冷媒の圧力に基づき膨張弁で膨張される冷媒量を調節
する冷凍サイクル制御装置に関する。

［従来の技術］ 一般的に、自動車用空気調和装置（以下「エアコン」と
もいう）等には、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を
備えた冷凍サイクル装置が用いられている。この装置は
、冷媒を上記順序で循環させて室内空気と蒸発器とで熱
交換を行い、室内をン令却する。

この様な装置は、室内の温度（あるいは湿度も）を快適
な状態に維持するために、室内の温度（湿度）状態に応
じてその能力を制御しなくてはならない。このエアコン
の負荷変動に対する制御システムの一つに、従来、次の
ような装置が考案されていた。

即ち、■高負荷時は蒸発器から圧縮機にかけての冷媒の
温度または過熱度が比較的高いので、その冷媒の過熱度
に応じて膨張弁もごて膨張される冷ｂＸ量を制御し、■
低負荷時には蒸発器圧力が一定値以ドとならぬように制
御し、フロストを防止するため、蒸発器上流の冷（ＬＸ
蒸気圧に応じて膨張弁にて膨張される冷媒量を制御する
装置が知られている（特開昭６１−７０３５５号）。こ
の装置は冷媒熱気圧を蒸発器上流で捉えていることから
、一般に用いられている「蒸発圧力は圧縮機の能力調整
で行う冷凍サイクル制御システム」に比較して、蒸発器
及び配管による圧力損失の影響を考慮することなく、冷
凍サイクルを制御できる特徴も有する。しかしながら、
従来の過熱度５Ｈｆｔ膨張弁で制御するサイクルに較べ
て膨張弁にて蒸発器圧力を制御すると過熱度ＳＨを制御
する機構がなくなる。そこで、サイクルを健全に機能さ
せるためには、圧縮機の容量制御により、過熱度ＳＨを
制御する機構が考えられる。

我々は、この膨張弁で蒸発器圧力を制御し、圧縮機で過
熱度ＳＨを制御するサイクルを発明し、既に「冷凍サイ
クル制御装置（特願昭６３−１６２９３２号）」とし”
Ｃ出願した。本発明は更に改良を重ねたものである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記冷凍サイクル制御装置（特願昭６３−１６２９３２
号）は、上述したごとく圧力損失について有利であるが
、特に自動車に搭載されている冷凍サイクルは、圧縮機
の回転速度がエンジンの回転速度に依存しているため當
に一定の回転速度、即ち単位時間当り一定の吐出回数で
はない。ところが高回転速度側では、低回転速度側と比
較して圧縮機の容量が同一でも冷媒の吐出回数が多いの
で、第８図に示すごとく、単位時間当りの冷媒流量は、
低回転速度の場合に較べて上昇してしまう。

従って、高回転側では、過渡時に少しの圧縮機容量変動
があっても冷凍サイクルに敏感に影響し、制ｉａｊの安
定性を欠く場合があった。逆に、高回転速度側の制御の
安定性を考慮して、過熱度の変化ΔＳＨに対する容量変
化を好適な感度に調整すると、低回転側での冷凍サイク
ルの過渡応答性が低下してしまう。

このため、全回転速度域で応答性と安定性とを確保する
ために、過熱度変化ΔＳＨ団ＩＮ−ｒｌＡＸ＋　　（圧
縮機最小容量から最大容量へ変化するのに必要な過熱度
変化）と回転速度との関係を検討した結果、第７図に例
示するごとく、回転速度が高くなるほど上昇させること
が必要であることを見いだした。ここで示している過熱
度変化ΔＳＨ（ＭＩＮ−Ｍ自×）は、可変容量圧縮機の
最小容量から最大容量へ変化させるための過熱度変化Δ
ＳＨを示している。聞ち、過熱度変化ΔＳＨによる容量
変化を回転速度が上昇するほど低く補正、つまり鈍感に
設定すればよい。

［目的コ 本発明は、上記関係を実現する冷凍サイクル制御装置を
提供するものであり、蒸発器圧力を、膨張弁で調節し、
圧縮機の容量を、温度または過熱度に基づいて調節する
冷凍サイクルであって、圧縮機が高回転側で過熱度変化
ＡＳＨに比較的鈍感に、低回転側で比較的に＠感にする
ことにより先行技術を更に改良した冷凍サイクル制御装
置を提供するものである。

発明の構成　［課題を解決するための手段］上記問題を
解決するためになされた本発明は、少なくとも可変容量
圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を冷媒の流れに沿っ
て順に配備したｉ令凍サイクルに対する制御装置であっ
て、 蒸発器により発生する冷媒蒸気の圧力に基づいて膨張弁
にて膨張される冷媒量を調節する冷媒圧力制御手段と、 蒸発器から可変容量圧縮機しこかけての冷媒の温度また
は過熱度の上昇・下降変化に応じて可変容量圧縮機の容
量を増加・減少調節する過熱度制御手段と、 可変容量圧縮機の回転速度に関連する物理量を検出する
回転検出手段と、 回転検出手段にて検出された回転速度が高いほど上記過
熱度制御手段による容量調節量を低く補正する感度補正
手段と、 を備えたことを特撮とする冷凍サイクル制御装置を要旨
とする。

［作用］ 上述した本発明の構成では、冷凍サイクルの冷凍能力に
比較的大きな影響を与える蒸発器における冷媒蒸気の圧
力（蒸発圧力）については、冷媒圧力制御手段が蒸発器
の上流に設けられる膨張弁からの冷媒流量により調節し
、またその冷媒の過熱度または温度については、過熱度
制御手段が圧縮機の容量により調節している。

更に、感度補正手段は、可変容量圧縮機の回転速度が高
いほど上記過熱度制御手段による容量調節量を低く補正
する。即ち、感度補正手段は、回転検出手段にて検出さ
れた回転速度が高くなると、過熱度制御手段による容量
調節を、過熱度または温度の変化に対して容量変化の程
度を低くしたり、逆に回転速度が低くなると、過熱度ま
たは温度の変化に対して容量変化の程度を高くする。

従って、全速度域で、冷媒の過熱度または温度の変化に
対して冷１流量変化のバランスが良くなり、ハンチング
等を生じない常に安定した冷凍サイクル制御がなされる
ようになる。

［実施例コ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第１図は一実施例としての自動車用エアコン装置
を示す。

本装置の冷凍サイクルは、可変容量圧縮機１、凝縮器３
、レシーバ５、可変開度膨張弁７、及び蒸発器９から構
成されている。可変容量圧縮機１及び可変開度膨張弁７
以外の機能は一般的なものであり、構成も公知であるの
で、それ自身の説明は省略する。

可変容量圧縮機１について第２図（Ａ）、　　（Ｂ）に
示す縦断面図及びその概略Ｂ−Ｂ断面図に基づいて説明
する。

アルミニウム合金製のハウジング１１は内部にシリンダ
空間１３を複数箇所互いに並列に形成している。ハウジ
ング１１の側面には、圧力室ハウジング１５が配設され
ており、この圧力室ハウジング１５とハウジング１１と
によりシャフト１７が回転自在に支持されている。即ち
、ハウジング１１に軸受１９が圧入され、この軸受１９
によりシャフト１７が回転自在に支持される。シャフト
１７の他端は、軸受２１によって回転支持される。

また、シャフト１７と圧力室ハウジング１５との間には
、シャフトシール２３が配設されており、このシＡ・フ
トシール２３により、圧力室２５内の冷媒及び潤滑油が
、シャフト１７外周に沿って外部に漏れることが防止さ
れる。シャフト１７には、ピンガイド２７が固定されて
おり、ピンガイド２７はシャフト１７と一体に回転する
。このピンガイト２７には、ピン２９が連結しており、
このピン２９によりワッブル３１がピンガイド２７に連
結される。従って、ワッブル３１はシャフト１７に対し
では揺動自在であるが、シャフト１７と一体に回転する
。ワッブル３１の一面には、ベアリング３３が配設され
ており、このベアリング３３を介して、斜板３５がワッ
ブル３１に対して相対的に回転可能な状態で保持されて
いる。従って、ワッブル３１の回転揺動運動の内、回転
運動はベアリング３３によって逃され、斜板３５は、圧
力室２５内で揺動運動のみ行う。斜板３５の揺動運動は
、コンロッド３７を介し、ピストン３９に連結される。

ピストン３９は、シリンダ１３内に往復摺動可能に配設
されるものであり、このピストン３９の背面には、連結
凹部４１が形成されており、この凹部４１にコンロッド
３７先端のボール４３が揺動可能に配設される。尚、ボ
ール４３は、保持板４５によって保持される。コンロッ
ド３７の他端にもボール４７が形成されており、このボ
ール４７は保持板４９を介して斜板３５に揺動可能な状
態で保持される。

ここで、ワッブル３１はピン２９によって連結されてい
るものであるため、ワッブル３１はシャフト１７に対し
て傾斜可能である。そのため、斜板３５の傾斜角もワッ
ブル３１の傾斜角変動に応じて可変とされる。斜板３５
の傾斜角変動は、ひいてはピストン３９の往復ストロー
クの変動となる。尚、斜板３５が揺動運動のみ行い回転
運動は行わないようにするため、ハウジング１１と圧力
室ハウジング１５との間には支持棒５１が配設されてい
る。この支持棒５１が斜板３５の連結部５３と摺動目在
かつ揺動自在に係合しており、従って、斜板３５は支持
棒５１に沿った移動及び揺動を行うことになる。

尚、ハウジング１１及び圧力室ハウジング１５の外周面
には、それぞれ連結穴５５が形成されており、この連結
穴５５を介し、圧縮機１は自動車走行用エンジン５６（
第１図）に直接固定されている。

ハウジング１１の一端には、サイドプレート５７が配設
されており、更にこのサイドプレート５７の外方には、
サイドハウジング５９が配設されている。

乙のサイドハウジング５９内部には、吸入室６１及び吐
出室６３が形成されている。

吸入室６１は、サイドプレート５７に形成された吸入孔
６５を介してシリンダ１３に連通している。吸入孔６５
のシリンダ１３側には吸入弁６６が配設され、吸入室６
１からシリンダ１３方向への冷媒の流れのみ可能として
いる。

吐出室６３は、サイドプレート５７に形成された吐出孔
６７を介して、シリンダ１３と連通している。そして、
吐出孔６７の吐出室６３側には、吐出弁６９が配設され
、シリンダ１３から吐出室６３方向への冷媒の流れのみ
可能としている。

尚、吸入室６１は蒸発器９からの冷媒を受は入れ、吐出
室６３は凝縮器３へ冷媒を供給している。

吸入室６１内には、スーパーヒート弁（以下ＳＨ弁とい
う）７３のベロフラム７５が納められている。ベロフラ
ム７５は作動棒７７により珠芽７９に連結している。こ
の珠芽７９は中間室８１内に位置している。ベロフラム
７５内には、コイルばね８２が収納され、更に冷凍サイ
クルの冷媒と同じ冷媒（例えはフロンＲ−１２）が封入
されている。

蒸発器９からの冷媒の温度が上昇したり、圧力が低下す
ると過熱度ＳＨは上昇し、冷媒温度が低下したり、圧力
が上昇すると過熱度ＳＨは低下する。温度が上昇すれば
、ベロフラム７５内部の圧力は上昇する。従ってベロフ
ラム７５は伸長する。

その逆に温度が低下すれば短縮する。また、冷媒圧力が
低下すれは、ベロフラム７５内の圧力は相対的に上昇す
るので、伸長する。逆に冷媒圧力が上昇すれば短縮する
。即ち、ベロフラム７５は過熱度ＳＨに応じて伸縮を行
う。このベロフラム７５の伸縮により珠芽７９が図面に
沿った上下方向に移動し、吸入室６１と中間室８１との
間の連通孔８３０開度制御を行う。この中間室８１は連
通７Ｌ８５．８７．８９を介して圧力室２５へ連通して
いる。また圧力室２５は連通孔８９．　８７．　９１を
介して吐出室６３へ連通している。

更に、吸入室６１内には、圧力弁（以下ＰＳ弁ともいう
）９３のベロフラム９５が納められている。ベロフラム
９５は作動棒９７により珠芽９９に連結している。この
珠芽９９は中間室１０１と吸入室６１とを連通している
連通孔１０３の手前に位置している。また中間室１０１
に開口する連通孔１０５は上記ＳＨ弁７３の連通孔８５
と同様に、連通孔８７にも開口し、中間室１０１を圧力
室２５に連通させている。このベロフラム９５内には、
コイルはね１０７が収納され、更にベロフ・ラム９５内
部は開放孔１０９にて大気に開放されている。

従って、このようなＰｓ弁は、蒸発器９からの冷媒の圧
力が低下すると、ベロフラム９５内の圧力は相対的に上
昇するので伸長する。逆に冷媒圧力が上昇すれば短縮す
る。冷媒の温度が変化しても、ベロフラム９５内部は大
気開放されているので相対的圧力が変化せず、ベロフラ
ム９５の伸縮動作は生じない。

このベロフラム９５の冷媒圧力に応じた伸縮により珠芽
９９が連通孔１０３に対して移動し、連通孔１０３の開
度制御を行う。

尚、上記シャフト１７には電磁クラッチ１１１が連結さ
れ、外部からの信号に応じて、エンジン出力の伝達を継
断する。

上述のごとく構成された可変容量圧縮機１の動作を説明
する。外部からの信号により電磁クラッチ１１１が接続
されると、エンジン５６０回転駆動力が電磁クラッチ１
１１を介してシャフト１７に伝達される。このシャフト
１７の回転にともない、ワッブル３１が回転揺動運動を
行い、かつ斜板３５が揺動運動を＃”ｉう。斜板３５の
揺動運動は、コンロッド３７を介してピストン３９に伝
達され、ピストン３９はシリンダ１３内で往復運動する
。

ピストン３９の往復運動にともない、ピストンの吸入行
程では、吸入弁６６を押し開いて吸入室６１内の低圧冷
媒が吸入孔６５よりシリンダ１３内に吸入される。また
、ピストン３９の圧縮行程では、シリンダ１３内の冷媒
が圧縮され、所定圧以上になると、冷媒は吐出弁６９を
押し開いて、吐出孔６７より吐出室６３に吐出される。

吐出室６３内に吐出された高圧冷媒は次いで凝縮器３へ
送られる。

この圧縮機１の吐出容量は、斜板３５の傾斜角の変化に
より可変とされる。この傾斜角は、吸入側の冷媒圧力に
対する圧力室２５内の相対圧力に応じて変動する。即ち
、圧力室２５内の相対圧力が高くなると、ピストン３９
の背面に加わる上死点方向の圧力も高くなり、その結果
、ピストン３９が上死点よりあまり後退しなくなる。こ
のように圧力室２５内の圧力が相対的に高くなれば、斜
板３５の傾斜角は小さくなり、かつピストン３９の往復
ストロークも小さくなる。

このストロークを可変とするための圧力室２５内の圧力
コントロールは前出のＳＨ弁７３及びＰＳ弁９３の両者
の作用で行われる。

まず、ＳＨ弁７３がストロークに及ぼす作用を説明する
。蒸発器９から圧縮機１にかけての冷媒の過熱度ＳＲが
小さくなると、即ち、冷媒温度が下がってベロフラム７
５の内部の圧力が低下するか、あるいは冷媒圧力が上が
ると、ベロフラム７５が縮む。ベロフラム７５が縮めは
珠芽７９が連通孔８３方向に移動し、連通孔８３の開口
面積が低下する。その結果、吐出室６３側から冷媒圧力
を供給する連通孔９１の作用と、その冷媒圧力を排出す
る連通孔８５の作用との均衡が破られ、圧力室２５内部
は増圧される。従って、ピストン３９のストロークが小
さくなり圧縮機１の吐出容量は小となる。

逆に冷媒の過熱度ＳＨが大きくなると、即ち、冷媒温度
が上がってベロフラム７５の内部の圧力が上昇するか、
あるいは冷媒圧力が下がると、ベロフラム７５が伸びる
。ベロフラム７５が伸びれば珠芽７９が連通孔８３とは
反対方向に移動し、連通孔８３の開口面積が増加する。

その結果、吐出室６３側から冷媒圧力を供給する連通孔
９１の作用と、その冷媒圧力を排出する連通孔８５の作
用との均衡が破られ、圧力室２５内部は減圧される。従
って、ピストン３９０ストロークが大きくなり圧縮Ｉｌ
ｌの吐出容量は大となる。

こうして過熱度ＳＨに応じて吐出容量を可変とすること
が出来る。即ち、ＳＨ弁７３は容量制御弁として機能し
ている。

次に、Ｐｓ弁９３がストロークに及ぼす作用を説明する
。蒸発器９から圧縮機１にかけての冷媒圧力が上がると
、ベロフラム９５が縮む。ベロフラム９５が縮めは珠芽
９９が連通孔１０３とは反対方向に移動し、連通孔１０
３の開口面積が増加する。その結果、吐出室６３側から
冷媒圧力を供給する連通孔９１の作用と、その冷媒圧力
を排出する連通孔１０５の作用との均衡が破られ、圧力
室２５内部は減圧される。従って、ピストン３９０スト
ロークが大きくなり圧縮機１の吐出容量は大となる。

逆に蒸発器９から圧縮機１にかけての冷媒圧力が下がる
と、ベロフラム９５が伸びる。ベロフラＪ１９５が伸び
れは珠芽９９が連通孔１０３方向に移動し、連通孔１０
３の開口面積が減少する。その結果、吐出室６３側から
冷媒圧力を供給する連通孔９１の作用と、その冷媒圧力
を排出する連通孔１０５の作用との均衡が確られ、圧力
室２５内部は増圧される。従って、ピストン３９のスト
ロ−りが小さくなり圧縮機１の吐出容量は小となる。

こうして供給側の冷媒圧力に応じて吐出容量を可変とす
ることが出来る。

前述のごとく圧縮機１の吐出容量は、実際にはＳＨ弁７
３とＰｓ弁９３との総合的作用により決定す“５゜次に
その総合的作用を説明する。

−船釣に第８図に示すごとく、圧縮機１の回転速度が高
いほど、同じ吐出容量でも冷１流量は大きい。ここで蒸
発器９の配管に生ずる圧力損失は冷媒流量の自乗に比例
する。従って、蒸発器９の人口圧力が一定に制御されて
いれば、高回転時の方が、冷媒流量のレベルは高いので
、最小容量から最大容量までの圧縮機１の吸入圧力変化
は大きいことになる。吸入圧力変化が大きいということ
は、最小容量から最大容量までのＰｓ弁９３の変化も大
きいことを意味する。

この状態を第４図の下部に示す。実線は低回転、点線は
高回転でのＰｓ弁９３の開度変化を示す。

即ち、同じ圧縮機容量変化ΔＶ（この間、過熱度変化Δ
ＳＨ）であっても、低回転ではＰＣＩからＰＣ２までし
か変化しないが、高回転ではＰＣＩからＰＣ３まで変化
するのである。

一方、ＳＦ（弁７３は高回転、低回転にかかわらず、第
４図の上部に示したごとく、過熱度変化量ΔＳＨに応じ
てＳＣ１からＳＣ２へ開度変化するのみである。

従って、その総合的な開度変化は、第５図に示すごとく
、低回転時（実線）は比較的傾きが大きく、高回転時（
点線）は比較的傾きが小さくなる。

このため、高回転時では低回転時に比較して一層大きい
過熱度ＳＨ変化で低回転時の弁開度変化と同一となる。

即ち、低回転の場合は、過熱度ＳａからΔＳＨＩの変化
で総合弁開度ＴＣＩとなるが、高回転の場合は、過熱度
ＳａからΔＳＨ２（＞＞Δ５Ｈ１）の変化で総合弁開度
ＴＣＩとなる。即ち、高回転はど総合の弁開度は過熱度
変化に対して鈍くなるのである。

次に蒸発器９における蒸発圧力を制御する可変開度膨張
弁７について第３図に基づいて説明する。

膨張弁７の略り１字状のバルブボディー１２１の一瑞側
には冷媒の人口ボート１２３が設けられ、次いで他端に
向かって、オリフィス１２５、珠芽１２７、それを載置
し固定する弁体１２９、この弁体１２９をオリフィス１
２５側へ付勢するプレッシャスプリング１３１、中央に
貫通孔１３２を有するスプリングリテーナ１３３及び冷
媒の出口ボ−１１３５が設けられている。この出口ボー
）１３５には蒸発器９への配管１３７が連結されている
。

またバルブボディー１２１０曲折部分には、ダイヤフラ
ム室１３８が設けられ、圧力応動部材である上側ダイヤ
フラム１３９、下側ダイヤフラム１４１、このダイヤフ
ラム１４１の動きを弁体１２９に伝えるための作動桿１
４３、この作動桿１４３をダイヤフラム１４１に一体化
するための取付部材１４５、上部カバー１４７を備えて
いる。

上部カバー１４７と上側ダイヤフラム１３９との間が上
部ダイヤフラム室１４９を、Ｆ側ダイヤフラム１４１と
バルブボディー１２１との間が下部ダイヤフラム室１５
１を、両ダイヤプラム１３９．１４１の間が不活性ガス
室１５３を構成している。

この内、上部ダイヤフラム室１４９には、公知の感熱筒
７ａから、蒸発器９の冷媒出口部分の冷媒温度変化に応
じたガス圧が、キャピラリーチューブ、１５５により伝
達されている。従って、感熱筒７ａが検出した冷媒温度
に基づくガス圧と、出口ボート１３５側から与えられる
蒸発器９上流の冷媒蒸発圧力とのバランスにより珠芽１
２７の開度が調節される。尚、感熱筒７ａ内のガスはフ
ロンガス（Ｒ１２）が用いられている。

蒸発器９には、室内空気と蒸発器９内の冷媒と熱交換さ
せるためのプロアファン１５７が設けられている。この
吹き出し量は、ダツシュボードに備えられた操作パネル
１５９のスイッチ群を操作設定することによりプロアモ
ータ１５７ａの回転速度が調節される。また凝縮器３は
クーリングファン１６１により冷却されている。

上記操作パネル１５９の設定信号ＳＷは、制御回路１６
３に人力される。制御回路１６３は、設定信号ＳＷに応
じた指令信号を出力し、電磁クラ・ソチ１１１のオン・
オフを制御する。

次に本実施例装置全体のの動作を説明する。

操作パネル１５９のエアコンスイッチが投入されると、
制御回路１６３が作動してクラッチ１１１を接続する。

するとエンジン５６の駆動力にて圧縮機１が回転し始め
る。こうして冷媒の循環が始まる。

■　エアコン運転開始後、しばらくの間は、蒸発器９し
こ与えられる熱負荷の方が冷却能力よりも大きいので、
冷媒を十分に供給する必要がある。

実際に、この状態では過熱度ＳＨが高く、圧縮機１のＳ
Ｈ弁７３は十分に伸長しており、珠芽７９は完全に連通
孔８３の開口部分を全開にしている。

一方、Ｐｓ弁９３は、吸入圧力がまだ高いのでベロフラ
ム９５は縮んだ状態にあり、連通孔１０３は全開の状態
にある。ただＳＨ弁７３の影響の方が大きいので、圧縮
機１の圧力室２５は十分低圧となっており、１００％の
吐出能力を示す。

また、膨張弁７側の感熱筒７ａによって感知される）令
媒温度は高く、筒内封入ガスは膨張して、そのガス圧が
キャピラリーチューブ１５５にて膨張弁７の上部ダイヤ
フラム室１４９に供給される。

ガス圧は、まず上側ダイヤフラム１３９を押し下げる。

これにより不活性ガス室１５３の圧力が上昇し、下側ダ
イヤフラム１４１及び取付部材１４５を冷媒圧力に抗し
て押し下げる。この取付部材１４５に連動して、作動桿
１４３は弁体１２９を押し下げる。従って、高負荷時の
冷媒過熱度の高さに対応して珠芽１２７とオリフィス１
２５との間が大きく開いており、蒸発器９への冷媒供給
量が大きくなっている。

不活性ガス室１５３に封入された窒素ガスのような不活
性ガスのガス圧は、この場合、２．０ｋｇ／　ｃ　ＴＴ
Ｉ’　Ｇに設定されており、下側ダイヤフラム１４１に
は、感熱筒７ａ内の封入ガス圧に、この２゜０ｋｇ／ｃ
ＴＴＩＧが加わったガス圧が及ぶ。

■　エアコンの運転の継続によって、蒸発器９が十分に
冷却仕事を推進させて、車室内の気温が低下して、低負
荷側に移って来ると、冷媒供給にも余裕が生じて来るの
で、蒸発器９の出口において感り笥７ａが感知する冷媒
温度は次第に低下する。本膨張弁７では、過熱度ＳＨが
１０℃（圧力によって異なるが冷媒温度では通Ｔ、７℃
相当）に達すると、刺入されているフロンガスの体積減
少に伴って、上側ダイヤフラム１３９が、蒸発器９上流
の冷媒圧力を、不活性ガス室１５３を介して、下から受
けて上昇し、上部カバー１４７に突き当たってその動き
が固定される。即ち、冷ｂＸ過熱度ＳＨが１０℃（通常
の状態で冷媒温度７℃に相当）以下になると、温度作動
式膨張弁としての機能が失われることになる。

従ってこの場合には、上側ダイヤフラム１３９は休止状
態となり、下側ダイヤフラム１４１のみが自身の上側・
下側のガス圧変動に基づいて上下動し、作動桿１４３を
介して珠芽１２７とその弁座（オリフィス１２５開口部
分）との間隙を調整する。即ち、低負荷の場合、膨張弁
７は定圧膨張弁としての機能を発揮する。

実際、本膨張弁７では、閉弁用のブレ・ンシャスブリン
グ１３１の作動圧は０．２ｋｇ／ｃシに設定、されてお
り、下側ダイヤフラム１４１の上部の不活性ガス室１５
３は２．　０ｋｇ／ｃＴｎ２Ｇのガス圧であるので、膨
張弁７は弁下流に位置する蒸発器９内のガス圧（特に蒸
発器９の上流側の冷媒圧力）が１、　８ｋｇ／ｃｍ’Ｇ
以下に低下したとき、開弁するよう構成されている。従
って、常に蒸発器９内のン令媒蒸気圧が１．　８ｋｇ／
Ｃｔｎ’Ｇ以下に低落することを防止する役割を果たす
のであるａ　　１．８ｋｇ／ｃｔｎ’Ｇを上回れば、即
ち、高負荷時には再び温度式膨張弁となる。上述したよ
うに、本膨張弁７は高負荷時には冷媒過熱度Ｓ　Ｆ−Ｉ
に応じてその開度を調節できるが、低負荷時では定圧膨
張弁として作動するため過熱度ＳＨは制御していない。

低負荷時における過熱度制御は、前述したごとく主に圧
縮機１のＳＨ弁７３が過熱度ＳＨに応じて吐出容量の制
御を行うことにより実行されている。即ち、低負荷時に
は、前述したごとく過熱度ＳＨが高くなれは、圧縮機１
の吐出容量が増加して、蒸発器９側の冷媒を大量に取り
込む。このため蒸発器９側の圧力が低下しようとするが
膨張弁７が一定圧に調整しようとして開度を大きくし冷
ｂＸ流量を増加させる。従って蒸発器９での吸熱量が増
加するので負荷増大に対応できる。その逆も、過熱度Ｓ
Ｈが低くなれば、圧縮機１の吐出容量が減少して、冷媒
の取り込み量が減少する。このため圧力が上昇するので
膨張弁７が冷媒流量を減少させ、負荷の減少に対応させ
る。

そしてＳＨ弁７３の作用に対して、蒸気圧についでは逆
に作用するＰｓ弁９３を設けたため、前述のごとく圧縮
機１の回転速度が上がれは、Ｐｓ弁９２３の影響が強ま
り、ＳＨ弁７３による容量制御が鈍くなる。従って圧縮
機」　（またはエンジン）の回転速度に影響されずに、
安定した過熱度ＳＨ制ｔａｌｌが出来る。

尚、膨張弁７により保持される圧力は、その圧力下の飽
和温度がフロスト現象を生じさせないような圧力値に設
定しである。従って、熱負荷が低下（ＳＨ＝Ｏ℃）し、
圧縮機１が最小容量となった後にも、クラッチ１１１の
オン・オフを繰り返して圧縮機１の能力を調整する必要
がない。例えばフロンＲ−１２であれは、２．　１ｋｇ
／ｃＴ１１２Ｇの圧力下では飽和温度は０℃になるので
、２．　１ｋｇ／ｅｉＧ前後の圧力で一定になるように
膨張弁７を調整して置けはよい。本実施例では前述のご
とく１゜８ｋｇ／Ｃｔｎ’Ｇであり、この程度ならばフ
ロスト現象は生じない。

以上詳述したごとく、本実施例装置は、特に精密な制御
を必要とする低負荷にて、膨張弁７が蒸発器９人口側に
おける冷媒蒸気の圧力に応じてその圧力を一定化するよ
うに作用し、圧縮機１は蒸発器９の出口側、即ち圧縮機
１の人口側の過熱度ＳＨにより冷媒吐出容量を調節する
ように作用している。

従って、冷凍サイクルの能力を負荷の変動に対処して精
密に制御することが出来る。しかも圧力検出が蒸発器９
の上流であることから、従来一般に実施されているよう
に圧縮機で圧力制御するよりも、冷媒流量変動による圧
力損失の影響を受けにくい。つまり、−層正確な冷媒蒸
発圧力制御を実現することが出来る。そのため、冷凍サ
イクルの冷房能力不足やフロスト現象が一層発生しにく
くなる。特に自動車用冷凍サイクルあっては圧縮機１を
エンジンルーム内（エンジン近傍）に設置しなければな
らないため、蒸発器９から圧縮機１にかけての配管の圧
力損失が大きい。これに対して膨張弁７は蒸発器９の間
近に設けることが出来るため、配管の圧力損失の影響を
あまり受けることなく、蒸発圧力を所定の値に調節でき
る。

更に、ＳＨ弁７３に対してＰｓ弁９３を併用しているこ
とにより、圧縮機１０回転速度に対しても、安定した制
御が出来るように作用している。

即ち、過熱度ＳＨ変化に対する圧縮機１の容量変化が、
高回転になるほど、小さくなるので、高回転での過剰な
容量制御、あるいは低回転での応答の悪さが改善でき、
ハンチングや冷却性能低下を来すことがない。

圧縮機１として、機械式のＳＨ弁７３及びＰｓ弁９３の
代わりに、電気式のＳＨ弁のみを用いた可変′８′量圧
縮機をとしてもよい。この場合には、蒸発器９の冷媒人
口に圧力センサと温度センサとを設け、電子制御装置が
一定の過熱度Ｓｔ（どなるようにＳＨ弁をデユーティ制
御することになる。

勿論、第７図の関係が満足されるように、検出された圧
力値に応じて、上記デユーティ値を補正する。

あるいはこのように圧力値を用いなくとも、圧縮機１に
回転速度センサを設けて直接回転速度を検出し、その回
転に応じて、回転が高いほど電気式ＳＨ弁による圧縮機
１の容量調節を、過熱度の変化の割には少なくするよう
補正し、第７図の機能を実現してもよい。

即ち、制御デユーティＤｕが次式で求められるとすると
、 Ｄｕ＝ａＸｆ　　（ΔｓＨ） この係数ａを回転速度に反比例して設定するよう制御し
てもよい。

また、上記実施例の膨張弁７についても、その機械的構
成の代わりに一般的な電気式膨張弁を用いて、コンピュ
ータ等の電子制ｆｆｆｌｌ装置により冷媒流量制御を行
ってもよい。例えば蒸発器９の冷媒人口に圧力センサと
温度センサとを設け、圧力センサの検出値が１　、　８
　ｋｇ　ｆ　／　ｃ　ｔｎ’以下の場合は、冷媒圧力が
一定となるように圧力値から制御デユーティを算出し、
膨張弁開度を制御してもよい。

１．８ｋｇｆ／ｃｔｎ’を越える場合は、温度センサの
検出値と圧力センサの検出値とから過熱度ＳＨを算出し
、過熱度ＳＨが一定となるように膨張弁開度をデユーテ
ィ制御してもよい。

上述のような各種電子制御の場合、過熱度ＳＨは、温度
センサと圧力センサとの出力値に基づいて、圧力りこ応
じて定まる飽和温度と実際の温度との差から求めること
ができる。また、蒸発器９の上流側冷媒温度は、通常の
状態では、はぼ飽和温度と考えてもよいので、蒸発器９
の冷媒人口側と出口側との両側に温度センサを設け、両
者の温度の差から過熱度ＳＨを算出してもよい。また、
圧力センサを設けずとも、圧力と相関関係にある上記飽
和温度、即ち蒸発器９の蒸発温度を、圧力に対応する値
として、圧縮機１や膨張弁７の制御に用いることも出来
る。また温度センサ及び圧力センサは、蒸発器９の下流
あるいは上流に配置する以外に、蒸発器９内の冷媒流路
の途中に配置し、取付部位に応じた計算上あるいは機構
上の調節を行って用いることもできる。

圧縮機１のＳＨ弁７３は、第６図に示すような温度作動
弁２００に置き換えてもよい。温度作動弁２００はベロ
フラムの替わりにバイメタル２０１により作動するよう
に構成されている。バイメタル２０１は珠芽２０３とは
作動棒２０６によって連結されている。低圧側のバイメ
タル収納室２０７の冷媒温度の上昇・下降に応じて、バ
イメタル２０１は、スプリング２０９と協動して球Ｐ２
Ｏ３を上昇・下降させる。従って、上述した過熱度に応
じた開度制御とほぼ同様に珠芽２０３が連通孔８３の開
度を調節し圧縮機１の吐出容量を制御する。これにより
過熱度ＳＨも実際上、間がないレベルに制御できる。

また、膨張弁７について、それ自身の開度が調節可能と
なっているが、自身は固定開度の膨張弁として、別に過
熱度ＳＨまたは冷媒圧力に応じて冷媒流量が調節される
調節用制瀞弁を設けてもよい。

上記実施例において、膨張弁７におけるダイヤフラム室
１３日及びそれに関連した定圧機構が冷媒圧力制御手段
に該当し、圧縮１１におけるＳＨ弁７３（または温度作
動弁２００）及びそれに関連した過熱度（温度）調節機
構が過熱度制御手段に該当する。また、Ｐｓ弁９３は、
雰囲気圧力により回転速度を検出し、その開度により過
熱度制御手段による容量制御を補正していることから、
Ｐｓ弁９３が回転検出手段及び感度補正手段に該当する
。勿論、圧縮機１に回転速度センサを設は電子制御装置
でＳＨ弁７３を制御する場合は、回転速度センサが回転
検出手段に該当し、電子制御装置が感度補正手段を兼ね
ることになる。

光販少刑 本発明の冷凍サイクル制御装置は、蒸発器により発生す
る冷媒蒸気の圧力に基づいて膨張弁にて膨張される冷媒
量を調節する冷媒圧力制御手段と、蒸発器から圧縮機に
かけての冷媒の温度または過熱度に基づいて圧縮機の能
力を調節する過熱度制御手段とが設けられているととも
に、更に圧縮機の回転速度が高いほど過熱度制御手段に
よる容量調節を鈍くする感度補正手段を設けている。こ
のため、冷凍サイクルに対して負荷に応じた精密な制御
ができ、エネルギー的な無駄を生じたり、圧縮機に悪影
響を及ぼしたりすることがないとともに、圧縮機がいか
なる回転速度であろうとも、過熱度変化に対しての圧縮
機の容量変化が過剰になることを防止し、制御のハンチ
ング等を生じない安定で快適な空調が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成概略系統
図、第２図（Ａ）は過熱度に応じて吐出容量を変化させ
る可変容量圧縮機の要部断面図、第２図（Ｂ）はその概
略Ｆ３−　′Ｌ３廟面図、第１１図は定圧機構を有する
可変開度膨張カニの断ｉ：Ｆｉｉｌａ、第４図はＳＨ弁
とＰｓ弁との開度変化を示すグて・フ、第５図はＳＨ弁
とＰｓ弁との総合（Ｊた開度変１しを示すグラフ、第６
図はＳＨ弁の替わりに用いる温度作動弁の構成断面図、
第７図は本発明が実現しようとする最大容量から最大容
量に至る過熱度変化と、回転速度との関係を示すグラフ
、第８図は回転速度毎の圧縮機容量と冷媒流量との一般
的な関係を示すグラフを表す。 １・・・可変容量圧縮機　　　３・・・凝縮器５・・・
レシーバ　　　　７・・・可変開度膨張弁９・・・蒸発
器　　　　　７３・・・ＳＨ弁９３・・・圧力弁　　　
　１３８・・・ダイヤフラム室１６３・・・制ｉ卸回路 ２００・・・温度作動弁 代理人　　弁理士　　定立　勉（ほか２名）第１図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　少なくとも可変容量圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸
   発器を冷媒の流れに沿って順に配備した冷凍サイクルに
   対する制御装置であって、 蒸発器により発生する冷媒蒸気の圧力に基づいて膨張弁
   にて膨張される冷媒量を調節する冷媒圧力制御手段と、 蒸発器から可変容量圧縮機にかけての冷媒の温度または
   過熱度の上昇・下降変化に応じて可変容量圧縮機の容量
   を増加・減少調節する過熱度制御手段と、 可変容量圧縮機の回転速度に関連する物理量を検出する
   回転検出手段と、 回転検出手段にて検出された回転速度が高いほど上記過
   熱度制御手段による容量調節量を低く補正する感度補正
   手段と、 を備えたことを特徴とする冷凍サイクル制御装置。 ２　前記回転検出手段は、回転速度に対応する物理量と
   して前記可変容量圧縮機の吸入側の冷媒圧力を検出する
   圧力検出手段であることを特徴とする請求項１に記載の
   冷凍サイクル制御装置。