JPH0534579B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は故障時の安全対策が講じられた冷凍サ
イクルの制御装置に関する。

［従来の技術］ 自動車用空気調和装置の冷房用冷凍サイクルの
高圧側冷媒流路には、冷媒圧が設定レベルを超え
た時オン作動するフアンコントロールスイツチが
設けられており、このオン作動を受けてコンデン
サ冷却用フアンモータが高速回転に切替えられ
る。

また高圧側冷媒流路には、冷媒圧が上記の設定
レベルを超えて異常に高まつた時、例えばフアン
モータが故障してコンデンサが強制冷却されなく
なつた時などに、コンプレツサの駆動用マグネツ
トクラツチをオフ作動させて冷凍サイクルを守る
ための、高圧カツト用プレツシヤスイツチが設け
られている。

［発明が解決しようとする問題点］ 自動車用空気調和装置の冷凍サイクルではコン
デンサ冷却用フアンをエンジンの出力によつて駆
動させるのが普通であつたが、最近ではフロント
エンジンフロントドライブ型式の車種の普及に伴
つて、上記のようにフアンをモータで回転させる
方法も広まつている。

従来のフアンをエンジンで駆動する方式であれ
ば、エンジンが止まれば冷凍サイクルも運転休止
状態に入るので問題はないが、後者の方式ではも
しフアンモータだけが故障した場合にはコンプレ
ツサは働いているので、コンデンサの冷却能力の
急落に伴つて高圧冷媒流路内の冷媒圧が異常に高
まることになる。そしてこの時には前述の如く高
圧カツト用プレツシヤスイツチがコンプレツサを
停止させてくる。

しかしコンプレツサが止まつて、冷媒圧が急落
することによつてプレツシヤスイツチは再びオン
されコンプレツサは再稼動に入るので、以後はこ
のようなプレツシヤスイツチのオン〜オフ作動が
極く短い周期をもつて反復されるいわゆるハンチ
ング状態（第４図のグラフＡ参照）に入り、遂に
はプレツシヤスイツチが壊れたり、冷凍サイクル
が破壊される恐れが生じて来る。

この様な不都合の発生を事前に回避するために
は、冷媒圧の異常上昇の検知手段を設けていた
が、熱負荷の一時的な急昇によつて、冷凍サイク
ルが正常に働いている状態のもとで高圧カツト用
スイツチが散発的にオフ作動することが日常的に
起こり得る。この様な場合のオフ作動を、冷凍サ
イクルの故障時のオフ作動と弁別する手段を設け
ないと、装置保守の面からして繁雑に耐えない対
応を強いられることになる。

本発明は冷凍サイクルに組込まれている常閉型
高圧カツト用プレツシヤスイツチのオフ作動の原
因を弁別して、コンデンサフアンモータの故障時
にのみ警告を発しまたは必要に応じて冷凍サイク
ルの運転を自動的に停止させられる装置保護機構
の組込まれた冷凍サイクルの制御装置を提供する
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために本発明装置は、コ
ンプレツサ、コンデンサ、コンデンサ冷却用フア
ン、減圧装置及びエバポレータを備える冷凍サイ
クルの、前記コンプレツサの吐出口と前記減圧装
置とを結ぶ間の高圧側冷媒流路に装着されて、冷
媒圧が異常に高い第１の圧力レベルに達したこと
を検知するための第１の高圧検知手段と、前記高
圧側冷媒流路に装着されて、前記コンデンサ冷却
用フアンの作動を制御するための、前記第１の圧
力レベルよりは低い第２の圧力レベルに達したこ
とを検知するための第２の高圧検知手段と、前記
第１の高圧検知手段の出力及び前記第２の高圧検
知手段の出力を入力とし、前記高圧側冷媒流路の
冷媒圧が前記第２の圧力レベルに達した後、更に
前記第１の圧力レベルに達するまでの速さを検知
するための、冷媒圧上昇速度チエツク手段と、前
記冷媒圧上昇速度チエツク手段の出力を入力と
し、前記冷媒圧上昇速度が設定速度を越えた時、
前記冷凍サイクルを保護するための出力を生ずる
装置保護手段を備える構成を採用した。

［作用］ 上記の如き構成を備えた本発明装置は、冷凍サ
イクル運転中に熱負荷が高まり、冷媒圧が次第に
上昇すると、先ず第２の圧力レベルに達した時、
第２の高圧検知手段によつてこの圧力上昇が検知
される。この検知情報に基づいて冷媒圧上昇速度
チエツク手段は作動に入る。冷媒圧が更に上昇し
て第１の圧力レベルに達すると第１の高圧検知手
段がこの圧力感知情報を発する。そしてこれら２
つの圧力検知手段からの情報に基づいて冷媒の圧
力が第２の圧力レベルから第１の圧力レベルに到
達するまでの速さが冷媒圧上昇速度チエツク手段
によつて測られ、次いでこの測られた速度と設定
速度との比較が行われる。そして冷媒圧上昇速度
がこの設定速度を超えた時には、装置の故障と判
断して冷媒圧上昇速度チエツク手段から装置保護
手段へ作動指示が発せられる。

［実施例］ 以下に付図に示す実施例に基づいて本発明装置
の構成を具体的に説明する。

始めに自動車用空気調和装置を例にとつて、冷
房用冷凍サイクルの一般的な構造と作動を、本発
明装置が組み込まれた冷凍サイクルのサイクル図
としての第２図を参照しながら説明する。冷房用
熱交換器としてのエバポレータ１０８で被空調空
気から気化の潜熱を奪うことによつて冷房仕事を
果した気相冷媒は、コンプレツサ１０１に吸入さ
れて、高温高圧状態に圧縮されたうえ、フアンモ
ータ１０５によつて駆動される冷却用フアン１０
４により冷やされているコンデンサ１０３に流入
して冷却液化し、一旦レシーバ１０６に貯溜され
る。レシーバ１０６とエバポレータ１０８とは冷
媒を減圧霧化させる働きをもつて膨脹弁１０７を
介在させた冷媒配管１１３によつて結ばれてお
り、エバポレータ１０８の下流側の冷媒温度の変
化を受けて上下する感熱筒１０９内の封入ガスの
圧力が、キヤピラリチユーブ１１０を介して膨脹
弁１０７に伝えられると、この弁はエバポレータ
１０８の冷媒需要量に対応して開度が調節される
様に構成されている。１１１と１１２はエバポレ
ータ１０８に被空調空気を吹きつけるためのブロ
ワとその駆動用モータである。そして自動車用空
気調和装置では、コンプレツサ１０１はマグネツ
トクラツチ１０２を介して断続自在に伝えられる
エンジンの回転力によつて駆動されるのが一般で
ある。このマグネツトクラツチ１０２は、後述す
る冷却空気の検温用サーミスタの出力を制御情報
とするコンプレツサ駆動回路Ｃによつて断続制御
される。

そしてフアンモータ１０５が万一故障した場合
には警告信号を発し、また必要によりコンプレツ
サ１０１を自動停止させるための手段として、本
発明による冷凍サイクルの制御装置１００Ａが付
設されている。

次に本発明にかかる冷凍サイクルの制御装置の
一実施例を第１図によつて説明する。

冷凍サイクルの制御装置１００Ａは、第１の高
圧検知手段としての高圧カツト用プレツシヤスイ
ツチ１と第２の高圧検知手段としての、冷媒圧検
出用プレツシヤスイツチであるフアンコントロー
ルスイツチ２と、これらのプレツシヤスイツチ１
及び２の出力を入力とする冷媒圧上昇速度検知手
段としての検知回路Ａと、検知回路Ａの出力を入
力とする装置保護手段としての保護回路Ｂによつ
て構成されている。

高圧カツト用プレツシヤスイツチ１は冷凍サイ
クルの高圧側冷媒流路（コンプレツサ１０１から
膨脹弁１０７に迄る迄の間）１１３に介在され
る。冷媒圧が異常に高い第１の圧力レベルに達し
たことを感知すると、常閉型の高圧カツト用プレ
ツシヤスイツチ１はオフ作動信号をコンプレツサ
駆動回路Ｃに送出し、この回路Ｃはマグネツトク
ラツチ１０２をオフ作動させてコンプレツサ１０
１の運転を停止させる。冷媒圧がその後第１の設
定レベル以下に低下すれば、プレツシヤスイツチ
１は再びオン作動してコンプレツサ１０１の運転
が再開される。

フアンコントロールスイツチ２は高圧側冷媒流
路１１３に介在される。フアンコントロールスイ
ツチ２は冷媒圧が前記の第１の設定レベルより低
い第２の設定レベルを超えて高まつた時、オン作
動してコンデンサフアンモータ１０５のアース回
路をモータの低速回転用の抵抗１１４を介さずに
接地させることによつて、フアンモータ１０５を
Hiで駆動しコンデンサ１０３の冷媒冷却能力が
向上される。

検知回路Ａは、一方の端子が電源４０に、また
他方の端子がNOT回路４に接続された高圧カツ
ト用プレツシヤスイツチ１と、一方の端子がアー
スされ他方の端子がタイマ３及びフアンモータ１
０５を介して電源４０に接続されたフアンコント
ロールスイツチ２がそれぞれ入力信号源として備
えられている。５はタイマ３及びNOT回路４か
らの出力を入力とするAND回路、６はAND回路
５の出力を維持させるためのホールド回路であ
る。

保護回路Ｂはホールド回路６からの入力によつ
てオン作動するトランジスタ７と、トランジスタ
７によつて点灯される警告ランプ８を備えてい
る。

また前述のコンプレツサ駆動回路Ｃ常閉型の高
圧カツト用プレツシヤスイツチ１を介して車載バ
ツテリ電源４０から給電を受ける。この回路には
エバポレータ１０８の出口側冷風温度を検出する
ための検温用サーミスタ２２と、サーミスタ２２
によつて検知された温度と設定温度との比較器２
３と、比較器２３の出力を入力とし、マグネツト
クラツチ１０２の断続を司どるクラツチリレー２
１（２１ａはその接点）を開閉させるためのトラ
ンジスタ２４が組込まれている。

次に上記実施例の作動について、上記の各回路
構成要素の作動タイムチヤートとしての第３図、
フアンモータ１０５が故障した場合の高圧カツト
用プレツシヤスイツチ１の作動及び冷媒圧の変動
の有様を示した第４図、並びにフアンモータ１０
５が故障していない時の冷凍サイクルの運転中の
冷媒圧の変動の様子をフアンコントロールスイツ
チ２のオン〜オフ作動との関連において模式的に
示した第５図を参照しながら説明する。なお第３
図の破線グラフはフアンモータ１０５が故障して
いない場合を、また実線は故障した場合をそれぞ
れ示している。

先ずコンデンサ冷却用フアンモータ１０５が故
障していない正常運転状態のもとではコンデンサ
１０３はフアン１０４の働きによつて通常の運転
時に発生する熱負荷に対して充分追従できる冷却
能力を備えている。そしてたまたま停車中に長時
間レーシングを行うなどして冷媒圧を異常に高め
させる様な状態に置かれたとしても、フアン１０
４による冷却作用によつて冷媒圧は第５図中の２
点鎖線グラフＢに描かれている様に比較的ゆるや
かに時間を掛けて上昇し、やがて高圧カツト用プ
レツシヤスイツチ１がオフされる。第１の圧力レ
ベルに達したとしても、この様な運転条件は短時
間しか持続しないので、プレツシヤスイツチ１は
間もなくオン状態に戻る。またアイドリング時の
様に冷媒圧が高まりやすい条件下でも、冷媒圧は
第１の圧力レベルに達しないある程度高い圧力を
ほぼ一定に保ちつづけるグラフＣに描かれた推移
をたどるものである。通常の走行中運転であれば
グラフＤに示されている様に、第２の圧力レベル
の近辺をゆるやかに上下する圧力推移をたどる。

上記の様にしてプレツシヤスイツチ１がオフさ
れた時の検知回路Ａのの出力、この実施例ではホ
ールド回路６の出力の有無について、第３図のタ
イムチヤートを参照しながら説明する。高圧カツ
ト用プレツシヤスイツチ１のオフ作動に先立つ
て、まずフアンコントロールスイツチ２が第２の
圧力レベルを感知してフアンモータ１０５をHi
で駆動させるべくオン作動する。このオン作動信
号を受けてタイマ３はセツトされ、設定時間T₃
までの間出力を送出する。その後冷媒圧が第１の
レベルにまで上昇するとプレツシヤスイツチ１は
オフ作動し、NOT回路４から出力がAND回路５
に送出されるが、既に説明した様に冷媒圧がスイ
ツチ１をオフさせる第１のレベルまで上昇するま
でには比較的長い時間T₄が経過しており、この
T₄はタイマ３の作動終了時T₃より遅れるので、
この時タイマ３からのAND回路５への入力はと
だえており、AND回路５（及びホールド回路６）
からは出力が生ぜず、従つて高圧カツト用プレツ
シヤスイツチ１がオフ作動したにもかかわらず、
装置保護手段としての保護回路Ｂへの入力はな
く、警告ランプ８の不必要な点灯が防がれる。

次にコンデンサ冷却用フアンモータ１０５が万
一故障した場合には、フアン１０４の機能が停止
するためにコンデンサ１０３による冷媒冷却能力
は極端に低落するので、冷媒の圧力第４図に描れ
てい様に急激に上昇してほとんど数秒を経ないう
ちに第１の圧力レベルに達してしまい、高圧カツ
ト用プレツシヤスイツチ１はオフ作動する。それ
に伴つてコンプレツサ１０１が回転を止めると冷
媒圧は急速に低下するので、プレツシヤスイツチ
１は再びオン作動する。そして以後はこの様なス
イツチのオン〜オフ作動が頻繁に繰返されるいわ
ゆるハンチング状態に入り、プレツシヤスイツチ
１が破壊されたり冷凍サイクル全体が高い冷媒圧
によつて脆損される恐れが生じてくる。そしてこ
の様な状態に陥つた時始めて装置保護手段として
の保護回路Ｂが作動することになる。

第３図のタイムチヤートを参照しながら保護回
路Ｂが作動に入る過程を説明すると、前記同様に
冷媒圧が第２のレベルに達すると、フアンコント
ロールスイツチ２がオンされてタイマ３がカウン
トを開始する（T₁）。このカウントは時間T₃が経
過するとカウントを終えるが、前述の様にそれ以
前の早い時期T₂は高圧カツト用プレツシヤスイ
ツチ１がオフされることによつてNOT回路４か
ら出力が送出される。従つてこの時AND回路５
はその２つの入力端子、即ちタイマ３とNOT回
路４からの入力端子に同時に入力される。そして
AND回路５の出力はホールド回路６によつて維
持される。このホールド回路６からの入力を得て
トランジスタ７がオン作動することによつて警告
ランプ８が点灯される。この実施例ではタイマ３
に代えて遅延回路を用いることもできる。

第６図は第２実施例装置１００Ｂとしての電気
回路図であり、第１実施例の回路と異なる点は警
告ランプ８の点灯と同時にマグネツトクラツチ１
０２をオフ作動させる点にある。１１は常閉型の
クラツチリレーであつて、ホールド回路６からの
入力によりトランジスタ７が導通されることによ
つてリレー接点１１ａがオフされコンプレツサ１
０１が停止する。

第７図は第３実施例装置としての電気回路の部
分図であつて第１または第２実施例回路と異なる
点は、第１の高圧検知手段としての高圧カツト用
プレツシヤスイツチ１と第２の高圧検知手段とし
てのフアンコントロールスイツチ２の機能を、１
つの圧力センサ１２と、比較機能を備えるセンサ
用アンプ１３とによつて代替させた点にある。

圧力センサ１２は冷媒圧力の大きさに比例した
電気信号をセンサ用アンプ１３に入力し、アンプ
１３は冷媒圧が第２のレベルを超えた時、タイマ
３に出力を送出し、また冷媒圧が第１の圧力レベ
ルを超えた時、NOT回路４に出力を生じさせる。
タイマ３及びNOT回路４の出力を入力とする
AND回路５以降の回路構成は前記したそれと異
ならない。図中に記号A₂を付した回路は冷媒圧
上昇速度検出手段部分に当る。

上記実施例は自動車用空調装置に組み込まれる
冷凍サイクルについて説明されているが、もちろ
んその他の様々な目的に使われる冷凍サイクルに
も適用できる。また実施例に示された装置の回路
構成はあくまでも実施態様の例示にとどまるもの
である。

［発明の効果］ 上記の如き構成を備えた本発明装置は、冷凍サ
イクルの高圧側冷媒流路に組込まれているコンデ
ンサ冷却フアンの作動用の第２の高圧検知手段
が、第２のレベルの圧力を検知した後、更に第１
の高圧検知手段が第２の圧力レベルより高い第１
のレベルの圧を検知する事態が発生した場合で
も、第２の圧力レベルから第１の圧力レベルにま
で冷媒圧が高まる速さが設定速度以下であれば、
装置保護手段は働かない。そしてこの様な冷媒圧
上昇速度が設定レベルを超えて高まり、装置が真
実危険な状態に陥つた時に初めて装置保護手段が
作動して装置の安全を守つてくれる。従つて装置
にとつて危険を伴わない一時的な冷媒圧の異常上
昇に対しても装置保護手段がその都度働くことに
よる、装置保守のための対応のわずらわしさを避
けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１実施例装置の回路
図、第２図は冷凍サイクルの例示図、第３図〜第
５図は装置の作動説明図である。第６図は第２実
施例装置の回路図である。第７図は第３実施例装
置の回路図である。 図中 １……第１の高圧検知手段（高圧カツト
用プレツシヤスイツチ）、２……第２の高圧検知
手段（フアンコントロールスイツチ）、３……タ
イマ、６……ホールド回路、８……警告ランプ、
１１……常閉型クラツチリレー、A₁，A₂……冷
媒圧上昇速度チエツク手段（検知回路Ａ）、B₁，
B₂……装置保護手段（保護回路Ｂ）、Ｃ……コン
プレツサ駆動回路、１００Ａ，１００Ｂ……冷凍
サイクルの制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) コンプレツサ、コンデンサ、コンデンサ
   冷却用フアン、減圧装置及びエバポレータを備
   える冷凍サイクルの、前記コンプレツサの吐出
   口と前記減圧装置とを結ぶ間の高圧側冷媒流路
   に装着されて、冷媒圧が異常に高い第１の圧力
   レベルに達したことを検知するための第１の高
   圧検知手段と、 (b) 前記高圧側冷媒流路に装着されて、前記コン
   デンサ冷却用フアンの作動を制御するための、
   前記第１の圧力レベルよりは低い第２の圧力レ
   ベルに達したことを検知するための第２の高圧
   検知手段と、 (c) 前記第１の高圧検知手段の出力及び前記第２
   の高圧検知手段の出力を入力とし、前記高圧側
   冷媒流路の冷媒圧が前記第２の圧力レベルに達
   した後、更に前記第１の圧力レベルに達するま
   での速さを検知するための、冷媒圧上昇速度チ
   エツク手段と、 (d) 前記冷媒圧上昇速度チエツク手段の出力を入
   力とし、前記冷媒圧上昇速度が設定速度を越え
   た時、前記冷凍サイクルを保護するための出力
   を生ずる装置保護手段を備えることを特徴とす
   る冷凍サイクルの制御装置。 ２ 前記高圧側冷媒流路の冷媒圧上昇速度チエツ
   ク手段は、前記第２の高圧検知手段からの出力に
   よつてセツトされるタイマと、前記第１の高圧検
   知手段とのそれぞれの出力が同時に入力された時
   に出力を生ずる電気回路であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の冷凍サイクルの制御
   装置。 ３ 前記高圧側冷媒流路の冷媒圧の高・下に比例
   したレベルの出力を生じる一つの圧力センサが、
   前記第１の高圧検知手段と前記第２の高圧検知手
   段の役割を兼ね備えることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の冷凍サイクルの制御装置。 ４ 前記高圧側冷媒流路の冷媒圧上昇速度チエツ
   ク手段は、前記圧力センサの出力を入力とし、前
   記高圧側冷媒流路の冷媒圧が前記第２の圧力レベ
   ルを越えた時、前記電気回路のタイマに出力を送
   出し、前記第１の圧力レベルを越えた時、前記第
   １の高圧検出手段の出力に相当する出力を前記電
   気回路に送出する圧力センサアンプを備えること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の冷凍サ
   イクルの制御装置。 ５ 前記装置保護手段は、前記冷媒圧上昇速度チ
   エツク手段の出力により点灯する警告ランプであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第４項のいずれかに記載の冷凍サイクルの制御装
   置。 ６ 前記装置保護手段は、前記冷媒圧上昇速度チ
   エツク手段の出力により前記コンプレツサへの駆
   動力伝導用マグネツトクラツチをオフ作動させる
   ための常閉型クラツチリレーであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   かに記載の冷凍サイクルの制御装置。