JPH0640245A - 冷房用コンプレッサのクラッチ遮断制御方法 - Google Patents

冷房用コンプレッサのクラッチ遮断制御方法

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JPH0640245A
JPH0640245A JP5055208A JP5520893A JPH0640245A JP H0640245 A JPH0640245 A JP H0640245A JP 5055208 A JP5055208 A JP 5055208A JP 5520893 A JP5520893 A JP 5520893A JP H0640245 A JPH0640245 A JP H0640245A
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JP
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clutch
valve
compressor
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JP5055208A
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Inventor
George W Jarosch
ウイリアム ジャロッシュ ジョージ
Peter John Malone
ジョン マローン ピーター
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Eaton Corp
Original Assignee
Eaton Corp
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Publication date
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    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3205—Control means therefor
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い熱負荷状態で最大冷却を行うことができ
ると共に、中程度または低い熱負荷状態での蒸発器の凍
結を防止すること。 【構成】 マイクロコンピュータによって制御された
電動冷媒膨張弁を用いた自動車用の空調装置。コンプレ
ッサクラッチの遮断は、高い熱負荷状態では吸い込み圧
力センサによって制御される。膨張弁が部分流れ状態
で、蒸発器の中程度の熱負荷を表している時、マイクロ
コンピュータは吸い込み圧力変化に応じた所定量だけ増
分させた累積カウントからコンプレッサクラッチの「オ
ン」時間を制御する。連続した信号サンプリング間隔に
渡る累積カウントが所定の最大値に達した時、所定の時
間長さを表すカウントに基づいてクラッチが遮断され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷房装置、特に自動車
の室内の空調に用いられる冷房用コンプレッサのクラッ
チ遮断制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車用の空調装置は一般的に蒸発器を
用いており、ブロワ空気流を蒸発器に吹き付けてから冷
房すべき車室へ送り込む。蒸発器への冷媒流は、膨張装
置または弁を介して送り込まれ、一般的に駆動装置をコ
ンプレッサに連結させる電気クラッチの切り換えによっ
て制御される。
【０００３】冷媒をコンデンサから低減圧力で蒸発器へ
送り込むために様々な膨張手段が用いられる。１つの方
法は、簡単な毛細管を用いるものである。第２の方法
は、冷媒を充填した閉鎖室内の圧力の変化に応答するダ
イアフラムを設けた機械作動式熱膨張弁の形式の膨張手
段を用いるものであって、この冷媒が蒸発器から吐き出
される冷媒の温度に触れることによって、温度変化から
ダイアフラムに作用する圧力変化を発生して、弁を通る
流れを制御できるようにする。第３の形式の膨張手段
は、マイクロコンピュータを用いた電子コントローラに
よって制御されるソレノイドを有し、比例移動または変
調パルス移動を可能にする電動弁で構成されている。
【０００４】これらの方法はすべて公知であって、機械
式膨張弁によって制御される車両用空調装置の例が、米
国特許明細書第4,794,762 号、第4,841,734 号及び第4,
944,160 号に記載されている。電動膨張弁によって制御
された自動車用空調装置の例が、米国特許明細書第4,79
0,145 号、第4,835,976 号、第4,848,100 号及び第4,87
3,836 号に記載されている。
【０００５】蒸発器への冷媒の流れを制御するために電
動膨張弁を用いているそのような装置では、蒸発器吐き
出し圧力または吸い込み戻り圧力を感知してそれを表す
電気信号を電子コントローラへ送ることによって、吸い
込み戻り圧力が所定レベルより低くなった時にコンプレ
ッサクラッチを遮断する信号を発生することは公知であ
る。
【０００６】この後者の形式の装置では、蒸発器に対す
る熱負荷が高い、例えば車室内部が非常に高温である
時、車室を最高速度で冷却できるように蒸発器をできる
限り低温で運転することが望ましい。そのような状態で
は、蒸発器の外部に凝縮物が凍結して着氷する傾向がな
い限り、コンプレッサを中断なく作動状態に維持するこ
とが望ましい。高い熱負荷状態では、蒸発器に吹き付け
られるブロワ吐き出し空気の温度が上昇して車室内部の
冷却速度が低下しないようにするため、コンプレッサを
「オフ」にしないことが望ましい。
【０００７】しかし、中程度の熱負荷状態においてコン
プレッサを連続的に運転させて蒸発器をできる限り低温
に維持した場合、蒸発器のフィンに着氷して空気の流れ
を妨げるため、蒸発器が凍結する。このため、凍結が発
生する前にコンプレッサクラッチを「オフ」にしなけれ
ばならない。
【０００８】これまでの電動蒸発弁を用いた空調装置で
は、蒸発器吐き出し圧力または吸い込み圧力が所定レベ
ルよりも低くなった時、吸い込み圧力センサがコンプレ
ッサクラッチを「オフ」にする。
【０００９】しかし、最高熱負荷状態ではコンプレッサ
クラッチを遮断する蒸発器吐き出しまたは吸い込み圧力
設定値を低くすることが望ましい。従って、高い熱負荷
状態で最大冷却を行うことができると共に、中程度また
は低い熱負荷状態での蒸発器の凍結を防止できるように
するため、吸い込み圧力以外の何かの規準からコンプレ
ッサクラッチの「オン」時間を制御する何らかの方法ま
たは手段を見つけることが望まれていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、蒸発器吐き
出しまたは吸い込み圧力に基づいた通常のコンプレッサ
クラッチ遮断制御をキャンセルするようにプログラムさ
れたマイクロコンピュータを用いた冷房用コンプレッサ
のクラッチ遮断制御方法を提供することを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のコントローラ
は、冷房装置における冷媒流を制御する方法であって、
(a) ポンプを励起し、(b) 膨張弁の状態を測定して、そ
れを所定状態と比較し、前記ポンプが励起してからの経
過時間を測定し、(c) 蒸発器から吐き出された冷媒の圧
力を感知して、(d) 前記感知圧力が所望レベル以下であ
る時に前記ポンプを消勢し、(e) 前記経過時間を前記感
知圧力値に基づく所定量だけ増分し、前記増分時間を累
積し、(f) ステップ(b) からステップ(e) までを定期的
に繰り返し、(g) 前記累積時間が所定レベルに達した時
に前記ポンプを消勢する、各ステップを有していること
を特徴としている。
【００１２】
【作用】本発明によれば、感知された吸い込み圧力の急
速サンプル値に基づいてコンプレッサクラッチ「オン」
時間の所定の増分に従って変化するコンプレッサ「オ
ン」時間の最大値を与えるように電気冷媒弁がプログラ
ムによって制御されている。コンプレッサクラッチ「オ
ン」時間の時間ベースの制御は、電気冷媒弁がコンプレ
ッサに対する低い熱負荷を表す25％未満の開放状態で作
動する時だけ使用可能となる。そのような低い熱負荷状
態では、コンプレッサクラッチに対する累積「オン」時
間が、それが所定の最大値に達してコンプレッサクラッ
チが「オフ」になるまで定期的に増分される。これによ
って、中程度の熱負荷状態での蒸発器の着氷及び凍結が
防止される。
【００１３】コンプレッサクラッチの遮断は、高い熱負
荷状態では吸い込み圧力センサによって制御される。膨
張弁が部分流れ状態で、蒸発器の中程度の熱負荷を表し
ている時、マイクロコンピュータは吸い込み圧力変化に
応じた所定量だけ増分させた累積カウントからコンプレ
ッサクラッチの「オン」時間を制御する。連続した信号
サンプリング間隔に渡る累積カウントが所定の最大値に
達した時、所定の時間長さを表すカウントに基づいてク
ラッチが遮断される。
【００１４】
【実施例】図１に示されている冷房または空調装置10
は、一般的にエンジンのクランク軸（図示せず）に連結
されている動力伝達ベルト16によって駆動される電動ク
ラッチ14によって電源に接続されているコンプレッサ12
を設けた自動車用の空調に用いられているものである。
コンプレッサ12からの加圧冷媒は、比較的高圧で導管18
を介してコンデンサ20へ送られ、これは一般的にファン
モータ24によって駆動されるファン22によって低速で加
えられる周囲のラムエア（突風）によって冷却される。
コンデンサ20からの凝縮冷媒は、一般的にソレノイドコ
イル30によって駆動される電動膨張弁28の入口へ導管26
を介して送られる。弁28は、冷媒液をかなりの低圧で導
管32を介して蒸発器34の入口へ送る。蒸発器は、プレナ
ム室38を設けたブロワハウジング36内に配置されてお
り、プレナム室は空気を出口40から車両の室内へ送り出
す。ブロワハウジングには、フィルタ付き空気入口42
と、内部に配置されたブロワ44とが設けられている。ブ
ロワ44は、ブロワハウジング36の壁を介してブロワモー
タ46に軸で連結されており、ブロワモータ46はコントロ
ーラ50からリード線48を介して電力を受け取り、モータ
の反対側は共通車両アースに接地されている。
【００１５】蒸発器は、導管52に沿って過熱冷媒を送り
出し、この導管52はコンプレッサ12の吸い込み戻り口す
なわち入口に接続している。圧力感知スイッチ54が導管
52内に配置されて、吸い込み戻り圧力を感知し、そのス
イッチ54はリード線56、58を介してコントローラ50に接
続している。
【００１６】膨張弁28に設けられたソレノイドコイル30
は、リード線60、62を介して接続されて、コントローラ
50から分数仕事率「オン」時間に対応したパルス幅変調
信号等の制御信号を受け取る。コントローラはまた、リ
ード線64に沿ってコンプレッサクラッチ14へ電力を供給
し、クラッチコイルの他端部は接地されている。コント
ローラはまた、リード線66を介してコンデンサファンモ
ータ24へ電力を供給する。モータ24の他端部は接地され
ている。コントローラは、ユーザ選択スイッチ70によっ
てリード線72を介して車両バッテリ電源68から電力を供
給される。
【００１７】蒸発器ブロワファンモータ46は、リード線
76、78を介してコントローラに接続されたユーザ操作式
ファン速度制御装置74によって制御される。しかし、必
要に応じて制御装置74が直接的にファンを作動させるこ
ともできる。ユーザ温度選択制御装置80もリード線82、
84を介してコントローラへ入力を送る。
【００１８】従来より公知のように、温度選択制御装置
を用いることによって、車室の所望温度が得られるよう
に装置にユーザ入力することができる。
【００１９】図２は、コントローラ50内のマイクロプロ
セッサ用のプログラムのフローチャートであり、ステッ
プ90においてコンプレッサクラッチ12が「オン」か否か
の決定が行われる。そうである場合、制御はステップ92
へ進んで、タイムカウンタTSUMが始動する。コンプレッ
サクラッチが「オフ」である、すなわち「オン」ではな
い場合、制御はステップ94へ進み、圧力スイッチ54に基
づいた通常のクラッチ制御が継続される。ステップ96で
750 ミリ秒間遅待ち状態においた後、制御はステップ90
へ戻る。
【００２０】制御はステップ92からステップ98へ進ん
で、状態の、例えば弁28の仕事率の現在値が読み取られ
てから、さらに弁状態が蒸発器の対する中程度の熱負荷
に対応した所定状態以下であるか否かを決定するステッ
プ100 へ進む。現時点で好適な実施例では、電動膨張弁
28の場合、25％の仕事率レベルが、蒸発器に対する低い
熱負荷を表すことができると決定されている。
【００２１】高い熱負荷、すなわち25％の仕事率以上に
対応した冷媒流量が得られるように弁が作動しているこ
とがステップ100 で決定された場合、制御は直接的にス
テップ94へ進む。しかし、弁状態すなわち仕事率が25％
より低い「イエス」の状態が存在する場合、制御はステ
ップ102 へ進んで、蒸発器の吐き出しまたは吸い込み圧
力Ｐs の現在値を読み取る。
【００２２】図２のプログラムに従った作動では、コン
トローラ50は１PSIG(6.9KPa)未満の圧力変化を無視でき
る。制御は次にステップ104 へ進んで、Ｐs の値が上限
圧力より低いか否かを決定する。現時点で好適な実施例
では、ステップ104 で行われる決定の際の吸い込み圧力
Ｐs の決定値の閾値は25PSIG(172.5KPa)レベルに選択さ
れている。ステップ104 でＰs が25PSIG未満ではないこ
とが決定された場合、制御は直接的にステップ94へ進
む。しかし、Ｐs の値が25PSIG未満である場合、制御は
ステップ106 へ進む。
【００２３】ステップ106 において、Ｐs が最大値より
も小さい増分、現時点で好適な実施例では１PSIGの減分
を示す24PSIG（165.6KPa）以上であるか否かが決定され
る。ステップ106 でＰs の値が24PSIG以上である場合、
制御はステップ108 へ進んで、TSUMのカウントに４を付
け加える。ステップ106 でＰs の値が24PSIG未満である
場合、制御はステップ110 へ進んで、Ｐs が第２減分
値、現時点で好適な実施例では23PSIG（158.7KPa）以上
であるか否かが決定される。そうである場合、制御はス
テップ112 へ進み、そこでTSUMが８カウント増分され
る。しかし、ステップ110 での決定によってＰs が23PS
IG未満であることが表示された場合、制御はステップ11
4 へ進む。
【００２４】ステップ114 において、Ｐs が第３減分
値、現時点で好適な実施例では22PSIG（151.8KPa）以上
であるか否かが決定される。そうである場合、制御はス
テップ116 へ進み、そこでTSUMが12カウント増分されて
から、ステップ118 へ進む。ステップ114 においてＰs
が22PSIG未満であると決定された場合、制御はステップ
120 へ進み、そこでＰs が第４減分値、現時点で好適な
実施例では21PSIG（144.9KPa）以下であるか否かが決定
される。ステップ120 の決定が「イエス」である場合、
制御はステップ122 へ進み、TSUMの値が16カウント増分
されてから、制御はステップ118 へ進む。ステップ120
の決定が「ノー」である場合、制御はステップ104 へ戻
る。
【００２５】ステップ118 で、TSUMの増分値が所定量、
現時点で好適な実施例では1536カウント以上であるか否
かが決定され、このカウントは多くても4.8 分の経過時
間を表している。ステップ118 の決定が「ノー」である
場合、制御はステップ90へ戻る。しかし、ステップ118
での決定が「イエス」である場合、制御はステップ124
へ進んで、クラッチが「オフ」になり、TSUMがリセット
される。
【００２６】次に、制御はステップ94へ進んで、Ｐs を
測定する圧力センサ54に基づいた通常のクラッチ制御が
継続される。次に、システムサンプリング率がステップ
96での遅れによって導入される。
【００２７】現時点で好適な実施例では、圧力Ｐs が21
PSIG（138KPa）で継続していても、コンプレッサの「オ
ン」時間を1.2 分にできるようにコントローラが設定さ
れている。コンプレッサの最短「オン」時間が７秒にな
るようにコントローラをプログラムすることによって、
コンプレッサクラッチが不当に短時間で切り換わること
を防止している。
【００２８】このように、本発明によれば、冷媒流弁状
態が装置の中程度の熱負荷を表しており、吸い込み圧力
Ｐs が25PSIG未満である時、コンプレッサの「オン」時
間を時間ベースで制御できる。吸い込み圧力が20PSIG未
満である時、装置はTSUMを無視して圧力スイッチ54及び
最短「オン」時間の要求によって制御される。
【００２９】以上は、パルス幅変調によって作動する電
動弁28について本発明を説明したものであり、弁の「開
放」時間の現在値を測定することによって熱負荷が仕事
率の百分率として決定される。しかし、冷媒の流れの表
示として弁状態を決定する他の技術を、例えば可動弁部
材の位置の感知を用いることもできる。
【００３０】以上に本発明を好適な実施例について説明
してきたが、発明の範囲内において様々な変更が可能で
あることは理解されるであろう。
【００３１】
【発明の効果】本発明は、マイクロコンピュータによっ
て制御された電動冷媒膨張弁を用いた自動車用の空調装
置において、高い熱負荷状態では、コンプレッサクラッ
チの遮断を吸い込み圧力センサによって制御し、膨張弁
が部分流れ状態で、蒸発器の中程度の熱負荷を表してい
る時、マイクロコンピュータは吸い込み圧力変化に応じ
た所定量だけ増分させた累積カウントからコンプレッサ
クラッチの「オン」時間を制御して、連続した信号サン
プリング間隔に渡る累積カウントが所定の最大値に達し
た時、所定の時間長さを表すカウントに基づいてクラッ
チが遮断される。この結果、高い熱負荷状態で最大冷却
を行うことができると共に、中程度または低い熱負荷状
態での蒸発器の凍結を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動車用空調装置の実施例の概略
図である。
【図２】図１の装置のコントローラのプログラムのフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
12 コンプレッサ 20 コンデンサ 28 膨張弁 34 蒸発器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター ジョン マローン アメリカ合衆国 イリノイ 60056 マウ ント プロスペクト ウエスト ゴルフ ロード ナンバー115 1805

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 励起可能なポンプによって冷媒がコンデ
    ンサ、膨張弁及び蒸発器を循環して再びポンプに戻る形
    式の冷房装置における冷媒流を制御する方法であって、 （ａ）前記ポンプを励起し、 （ｂ）前記膨張弁の状態を測定して、それを所定状態と
    比較し、 （ｃ）前記ポンプが励起してからの経過時間を測定し、 （ｄ）蒸発器から吐き出された冷媒の圧力を感知して、
    前記感知圧力が所望レベル以下である時に前記ポンプを
    消勢し、 （ｅ）前記経過時間を前記感知圧力値に基づく所定量だ
    け増分し、前記増分時間を累積し、 （ｆ）ステップ（ｂ）からステップ（ｅ）までを定期的
    に繰り返し、 （ｇ）前記累積時間が所定レベルに達した時に前記ポン
    プを消勢する、各ステップを有していることを特徴とす
    る方法。
  2. 【請求項２】 前記経過時間を増分するステップは、前
    記感知圧力が前記所望レベル未満である時、１lb. ／平
    方インチ（6.9KPa）当たり４カウント付け加えるステッ
    プを有していることを特徴とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 前記膨張弁の状態を測定するステップ
    は、電気パルス作動式弁の「オン」時間の割合を決定す
    るステップを含むことを特徴とする請求項１の方法。
JP5055208A 1992-02-19 1993-02-19 冷房用コンプレッサのクラッチ遮断制御方法 Pending JPH0640245A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/838,513 US5216892A (en) 1992-02-19 1992-02-19 Compressor clutch cut-out control in an automotive air conditioning system
US838513 1992-02-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0640245A true JPH0640245A (ja) 1994-02-15

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ID=25277284

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5055208A Pending JPH0640245A (ja) 1992-02-19 1993-02-19 冷房用コンプレッサのクラッチ遮断制御方法

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US (1) US5216892A (ja)
EP (1) EP0556641B1 (ja)
JP (1) JPH0640245A (ja)
DE (1) DE69312757T2 (ja)

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