JPH06255354A

JPH06255354A - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JPH06255354A
Application number: JP4378393A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Numazawa; 成男沼澤; Toshiyuki Asakura; 利行朝倉; Kunio Fukunaga; 国雄福永; Yasushi Yamanaka; 康司山中
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1993-03-04
Publication date: 1994-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】可変容量型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置
において、真夏時ほど冷房能力を必要としない春、秋等
の季節下で、目標温度に達するまでの温度変動が少ない
容量制御を行う。【構成】エアコン制御装置３は、春、秋等の季節で冷
媒蒸発器１１の目標吹出空気温度ＴＥＯが１０℃前後で
ある場合に、目標吹出空気温度ＴＥＯに対応する制御電
流を初期出力値として冷媒圧縮機５（可変容量型圧縮
機）の容量制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可変容量型圧縮機を有
する冷凍サイクル装置に関するもので、車両用空気調和
装置に用いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用空気調和装置の冷凍サ
イクルでは、外部からの電気的信号（制御出力値）によ
って、吐出容量を可変する可変容量型圧縮機を備えるも
のがある。この可変容量型圧縮機は、夏場の急速冷房を
確実にするために、エアコン起動時には、圧縮機の容量
を１００％とする制御出力値を初期出力値として起動
し、更に、その初期出力値を所定時間、もしくはエバポ
レータの吹出空気温度が所定値に下がるまで保持する容
量制御が行われている（図７参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、真夏ほど冷
房能力を必要としない春、秋等の季節下では、車両熱負
荷、設定室内温度、および風量等により決定される目標
エバポレータ吹出温度ＴＥＯが１０℃前後で十分である
ため、上述のように圧縮機の容量を１００％とする制御
出力値（この場合、制御電流Ｉｎ＝０A ）を初期出力値
として起動すると、図７（ｄ）に示すように、実際のエ
バポレータ吹出温度ＴＥが目標値（ＴＥＯ）に達する
（安定する）までに大きなオーバーシュートが生じて、
室内温度の変動が大きく不安定となる。このオーバーシ
ュートは、容量制御におけるフィードバックゲインを小
さくすることで無くすことは可能であるが、実際のエバ
ポレータ吹出温度が安定するまでの時間が長くなってし
まう。また、フィードバックゲインを大きくすることで
オーバーシュートを小さくすることもできるが、この場
合は、定常時の温度変動（ハンチング）が大きくなるた
め、フィードバックゲインを大きくするにも限界があ
り、効果的な解決策とは言えない。また、可変容量型圧
縮機は、その特性上、図７（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、制御電流Ｉｎが０A からａA （なお、ａ点は、圧縮
機の特性で、高圧、低圧等の条件によって異なる）まで
の範囲では、ほとんど容量の変化しない領域が存在する
ことからも、春、秋等の季節下で圧縮機の容量を１００
％とする制御出力値を初期出力値として起動すること
は、目標温度に達するまでの温度変動を大きくする結果
を招くことになる。

【０００４】

【課題を解決する技術的視点および発明の目的】本願発
明者は、上記課題を解決するにあたって以下の関係を見
出した。可変容量型圧縮機は、吐出圧力Ｐｄと制御電流
Ｉｎに応じて吸入圧力Ｐｓが変化するが、真夏ほど熱負
荷が高くない春、秋等の季節では、目標エバポレータ吹
出温度ＴＥＯ（１０℃前後）に対する吐出圧力Ｐｄが５
〜１０Kg/cm²Ｇ程度となり、この範囲では、吐出圧力Ｐ
ｄの変化に対して吸入圧力Ｐｓの変化幅が小さく、従っ
て、吸入圧力Ｐｓはほぼ制御電流Ｉｎで定まると言える
（図３参照）。ここで、圧縮機の吸入圧力Ｐｓは、大き
な冷房能力を必要としない春、秋等の季節では、冷媒流
量が少ないことから配管の圧力損失が小さく、ほぼエバ
ポレータの圧力と見做すことができる。その結果、エバ
ポレータの冷媒飽和温度より、エバポレータの温度効率
を考慮すれば、エバポレータ吹出温度ＴＥが判る。つま
り、エバポレータの圧力（＝冷媒の飽和温度）≒吸入圧
力Ｐｓであり、その吸入圧力Ｐｓは、吐出圧力Ｐｄ＝５
〜１０Kg/cm²Ｇの範囲では、ほぼ制御電流Ｉｎで定まる
ことから、熱負荷等によって定まる目標エバポレータ吹
出温度ＴＥＯに近いエバポレータ吹出温度ＴＥを得るた
めには、その目標エバポレータ吹出温度ＴＥＯに応じた
制御電流Ｉｎを初期値Ｉ0 （図７（ｂ）のｂ点）とすれ
ば良いことが言える。本発明は、上記事情に基づいて成
されたもので、その目的は、可変容量型圧縮機を備えた
冷凍サイクル装置において、真夏時ほど冷房能力を必要
としない春、秋等の季節下で、目標温度に達するまでの
温度変動が少ない容量制御を可能とすることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、冷媒蒸発器と、この冷媒蒸発器で蒸発した
冷媒を圧縮して吐出するとともに、外部からの制御信号
によって吐出容量を可変する可変容量型圧縮機と、この
可変容量型圧縮機に前記制御信号を出力する制御手段で
あって、車両の熱負荷より求められる前記冷媒蒸発器の
目標吹出空気温度に対応する前記制御信号の出力値を算
出し、この出力値を初期値として前記可変容量型圧縮機
の容量制御を行う制御手段とを有することを技術的手段
とする。

【０００６】

【作用】上記構成を成す本発明の冷凍サイクル装置は、
圧縮機の吐出圧力が５〜１０Kg/cm²Ｇの範囲にある時に
は、圧縮機の吸入圧力が制御信号の出力値に相関する。
つまり、圧縮機の吸入圧力がほぼ制御信号の出力値で定
まる。この吸入圧力は、夏場と比較して熱負荷の低い
春、秋等の季節下では、冷媒流量が少なく吸入配管の圧
力損失が小さいことから、冷媒蒸発器の圧力（つまり冷
媒の飽和温度）と見做すことができる。従って、本実施
例では、冷媒蒸発器の目標吹出空気温度に対応した制御
信号の出力値を初期値としてフィードバック制御を行う
ことにより、その目標吹出空気温度に近い冷媒蒸発器の
吹出空気温度が得られる。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の冷凍サイクル装置の一実施例
を説明する。図１は冷凍サイクル装置の全体模式図であ
る。本実施例の冷凍サイクル装置１は、車両に搭載され
るもので、冷房手段を構成する冷凍サイクル２とエアコ
ン制御装置３を備える。冷凍サイクル２は、電磁クラッ
チ４を介して車両の走行用エンジン（図示しない）によ
って駆動される冷媒圧縮機５、この冷媒圧縮機５で圧縮
された高温高圧のガス冷媒をファン６の送風を受けて凝
縮液化する冷媒凝縮器７、冷媒凝縮器７の冷媒下流に設
けられて、サイクル内の過剰冷媒を一時的に蓄えるとと
もに、液冷媒のみを流出するレシーバ８、このレシーバ
８より導かれた液冷媒を減圧膨脹する減圧装置９、この
減圧装置９で減圧された低温低圧の冷媒を送風機１０の
送風を受けて蒸発させる冷媒蒸発器１１の各機能部品よ
り構成される。なお、冷媒圧縮機５は、エアコン制御装
置３より出力される制御電流Ｉｎに応じて吐出容量が可
変する可変容量型圧縮機であり、制御電流Ｉｎが０A の
時に容量が１００％となる。

【０００８】エアコン制御装置３は、ＲＯＭ３ａ、ＲＡ
Ｍ３ｂ、ＣＰＵ３ｃ等から構成されるマイクロコンピュ
ータで、イグニッションスイッチ１２（以下ＩＧスイッ
チ１２と略す）をオンすることにより、バッテリ１３を
電源として作動する。このエアコン制御装置３は、エア
コン操作パネル１４より出力される操作信号および各セ
ンサ（後述する）からの検出信号に基づいて、冷媒圧縮
機５への制御電流Ｉｎを出力するとともに、各ダンパ
（図示しない）や送風機１０等の空調機器の作動を制御
する。ＲＯＭ３ａは、読出し専用のメモリで、車室内へ
の目標吹出温度ＴＡＯの演算式、このＴＡＯと冷媒蒸発
器１１の目標吹出空気温度ＴＥＯとの関係を示すデー
タ、制御電流Ｉｎの演算式、ＴＥＯと制御電流Ｉｎの初
期出力値Ｉ0 との関係を示すデータ、および所定の制御
プログラム等が記憶保持されている。ＲＡＭ３ｂは、デ
ータの読み出し、書き込みを自由に行うことのできるメ
モリで、処理の途中に現れる一時的なデータの保持に使
用される。ＣＰＵ３ｃは、ＲＯＭ３ａに記憶された制御
プログラムに基づいて、各種の演算、処理を行う中央処
理装置である。

【０００９】ここで、ＲＯＭ３ａに記憶された蒸発器の
目標吹出空気温度ＴＥＯと初期出力値Ｉ0 との関係を示
すデータについて説明する。真夏時ほど熱負荷が高くな
い春、秋等の季節では、蒸発器の目標吹出空気温度ＴＥ
Ｏが１０℃前後であることから、冷媒圧縮機５の吐出圧
力Ｐｄは５〜１０Kg/cm²Ｇ程度となる。この吐出圧力Ｐ
ｄの範囲では、図３に示すように、冷媒圧縮機５の吸入
圧力Ｐｓは、ほぼ制御電流Ｉｎによって定まると言え
る。また、吸入圧力Ｐｓは、大きな冷房能力を必要とし
ない春、秋等の季節では、冷媒流量が少ないことから配
管の圧力損失が小さく、ほぼ冷媒蒸発器１１の蒸発圧力
と見做すことができる。その結果、冷媒の飽和温度よ
り、冷媒蒸発器１１の温度効率を考慮すれば、冷媒蒸発
器１１より吹き出される実際の吹出空気温度ＴＥが判
る。つまり、冷媒蒸発器１１の圧力（＝冷媒の飽和温
度）≒吸入圧力Ｐｓであり、その吸入圧力Ｐｓは、吐出
圧力Ｐｄ＝５〜１０Kg/cm²Ｇの範囲では、ほぼ制御電流
Ｉｎで定まることから、蒸発器の目標吹出空気温度ＴＥ
Ｏと初期出力値Ｉ0 との間に、図４に示す関係が成り立
つ。

【００１０】センサは、車室内温度ＴＲを検出する内気
センサ１５、車室外温度ＴＡを検出する外気センサ１
６、日射量ＴＳを検出する日射センサ１７、および冷媒
蒸発器１１の吹出空気温度ＴＥを検出するエバ後空気温
度センサ１８等を備える。エアコン操作パネル１４に
は、乗員の希望する室内温度を設定する温度設定手段１
４ａ、車室内を温度設定手段１４ａで設定された温度に
保つように空調機器の自動制御をエアコン制御装置３に
指令するオートスイッチ１４ｂ、吹出口（図示しない）
を選択するための吹出口モードスイッチ１４ｃ、内気モ
ードと外気モードとを選択する内外気モードスイッチ１
４ｄ、送風機１０の送風量を調節するファンスイッチ１
４ｅ等が設けられている。

【００１１】次に、制御電流Ｉｎを出力するエアコン制
御装置３の作動を、図２に示すフローチャートを基に説
明する。ＩＧスイッチ１２がオンされた後、サンプリン
グ回数ｎを“１”と置く（ステップＳ１）。その後、エ
アコンがオン状態であるか否かを判断し（ステップＳ
２）、オフ状態の場合は、電磁クラッチ４をオフにして
（ステップＳ３）ステップＳ１に戻る。ステップＳ２で
エアコンがオン状態の場合（ＹＥＳ）は、各センサ（内
気センサ１５、外気センサ１６、日射センサ１７、エバ
後空気温度センサ１８）の検出信号を読み込む（ステッ
プＳ４）。つぎに、車室内への目標吹出温度ＴＡＯ（熱
負荷）を次式に基づいて算出する（ステップＳ５）。

【数１】ＴＡＯ＝Ｋset ・Ｔset −Ｋｒ・ＴＲ−Ｋam・
ＴＡ−Ｋｓ・ＴＳ＋Ｃなお、Ｋset ：温度設定定数、Ｋｒ：内気温設定定数、
Ｋam ：外気温度定数、Ｋｓ：日射定数、Ｃ：補正定数
である。

【００１２】つぎに、ステップＳ５で算出されたＴＡＯ
を基に、ＲＯＭ３ａに記憶されたデータより蒸発器の目
標吹出空気温度ＴＥＯを求める（ステップＳ６）。続い
て、蒸発器の目標吹出空気温度ＴＥＯと実際の吹出空気
温度ＴＥとの偏差Ｅｎを算出する（ステップＳ７）。そ
の後、サンプリング回数ｎが“１”であるか否かを判断
し（ステップＳ８）、ｎ＝１の場合（ＹＥＳ）は、偏差
Ｅｎの０回目と１回目を共に“０”と置く（ステップＳ
９）。そして、ＲＯＭ３ａに記憶されたデータ（図４参
照）より、ステップＳ６で求められた蒸発器の目標吹出
空気温度ＴＥＯに対応する初期出力値Ｉ0 を求める（ス
テップＳ１０）。つぎに、制御電流Ｉｎを次式に基づい
て算出する（ステップＳ１１）。

【数２】Ｉｎ＝Ｉn-1 ＋Ｋｐ（Ｅｎ−Ｅn-1 ）＋（θ／
Ｔｉ）Ｅｎなお、Ｋｐおよびθ／Ｔｉは、フィードバックゲインで
ある。

【００１３】そして、ステップＳ１１で算出された制御
電流Ｉｎを出力する（ステップＳ１２）。この時、サン
プリング回数ｎ＝１の時は、ステップＳ１１より求めら
れる初期出力値Ｉ0 が制御電流Ｉｎの出力値となる（図
５（ｂ）参照）。従って、サンプリング回数ｎが２回目
以降（ステップＳ８でＮＯの場合）は、直接ステップＳ
１１を実行することで、そのままステップＳ１１で算出
された制御電流Ｉｎが出力されることになる。制御電流
Ｉｎを出力した後、電磁クラッチ４を通電する（ステッ
プＳ１３）。これにより、冷媒圧縮機５は、制御電流Ｉ
ｎに応じた容量制御が行われる（図５（ｃ）参照）。そ
して、サンプリング回数ｎ＝ｎ＋１と置き換えた後（ス
テップＳ１４）、ステップＳ２へ戻る。

【００１４】上記のように本実施例では、蒸発器の目標
吹出空気温度ＴＥＯに対応する初期出力値Ｉ0 よりフィ
ードバック制御を行うことで、吐出容量を１００％とす
る制御電流を初期出力値として容量制御を行う従来の場
合と比較して、実際の吹出空気温度ＴＥが蒸発器の目標
吹出空気温度ＴＥＯに達するまで（安定するまで）のオ
ーバーシュートや温度変動（ハンチング）が低減される
（図５（ｄ）参照）。なお、本実施例では、吐出圧力Ｐ
ｄが５〜１０Kg/cm²Ｇ程度となる春、秋等の季節を基に
して蒸発器の目標吹出空気温度ＴＥＯと初期出力値Ｉ0
との関係を設定したが、上記以外の空調条件の時には、
高圧圧力もしくは高圧圧力を変化させる要因となる冷媒
蒸発器１１への送風量、吸込空気温度、湿度、外気温、
算出冷房能力、各部配管圧損等の要因によって補正した
データ（図６参照）を適用することができる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の冷凍サイクル装置は、冷媒蒸発
器の目標吹出空気温度に対応する制御信号の出力値を初
期値として可変容量型圧縮機の容量制御を行うことによ
り、冷媒蒸発器の実際の吹出空気温度が目標吹出空気温
度に安定するまでのオーバーシュートや温度変動を少な
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る冷凍サイクル装置の全体模式図
である。

【図２】本実施例に係るエアコン制御装置の作動を示す
フローチャートである。

【図３】圧縮機の吐出圧力と吸入圧力、および制御電流
との関係を示すグラフである。

【図４】目標吹出空気温度と制御電流の初期出力値との
関係を示すグラフである。

【図５】本実施例の作動に係るタイムチャートである。

【図６】目標吹出空気温度と制御電流の初期出力値との
関係を示す他のグラフである。

【図７】従来の冷凍サイクル装置の作動に係るタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１冷凍サイクル装置３エアコン制御装置（制御手段）５冷媒圧縮機（可変容量型圧縮機）１１冷媒蒸発器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山中康司愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒蒸発器と、この冷媒蒸発器で蒸発した冷媒を圧縮して吐出するとと
もに、外部からの制御信号によって吐出容量を可変する
可変容量型圧縮機と、この可変容量型圧縮機に前記制御信号を出力する制御手
段であって、車両の熱負荷より求められる前記冷媒蒸発
器の目標吹出空気温度に対応する前記制御信号の出力値
を算出し、この出力値を初期値として前記可変容量型圧
縮機の容量制御を行う制御手段とを有することを特徴と
する冷凍サイクル装置。