JPH1163692A - 冷却サイクル - Google Patents
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- JPH1163692A JPH1163692A JP24042397A JP24042397A JPH1163692A JP H1163692 A JPH1163692 A JP H1163692A JP 24042397 A JP24042397 A JP 24042397A JP 24042397 A JP24042397 A JP 24042397A JP H1163692 A JPH1163692 A JP H1163692A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/02—Compressor control
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 固定容量型圧縮機を備えたサイクル構成に超
臨界流体を冷媒として用いる場合に、電磁クラッチのオ
ンオフをできるだけ避けつつ凍結防止や能力調節を行
い、もって円滑な運転を実現できる冷却サイクルを提供
する。 【解決手段】 電磁クラッチ２ａのオンオフによって動
力が断続される圧縮機２、放熱器３、膨張弁４、蒸発器
５を備えたサイクル構成にＣＯ2 からなる超臨界流体を
冷媒として用いる。ＣＯ2 のサイクルでは、高圧圧力の
制御によって冷却能力を大きく変更できることから、蒸
発器５に関する温度に応じて膨張弁４の開度を制御し、
冷却能力を調整する。膨張弁４による能力制御にも拘わ
らず蒸発器５の凍結の可能性がある場合には、電磁クラ
ッチ２ａをオフにしてサイクルの稼動を停止する。
臨界流体を冷媒として用いる場合に、電磁クラッチのオ
ンオフをできるだけ避けつつ凍結防止や能力調節を行
い、もって円滑な運転を実現できる冷却サイクルを提供
する。 【解決手段】 電磁クラッチ２ａのオンオフによって動
力が断続される圧縮機２、放熱器３、膨張弁４、蒸発器
５を備えたサイクル構成にＣＯ2 からなる超臨界流体を
冷媒として用いる。ＣＯ2 のサイクルでは、高圧圧力の
制御によって冷却能力を大きく変更できることから、蒸
発器５に関する温度に応じて膨張弁４の開度を制御し、
冷却能力を調整する。膨張弁４による能力制御にも拘わ
らず蒸発器５の凍結の可能性がある場合には、電磁クラ
ッチ２ａをオフにしてサイクルの稼動を停止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＣＯ2 等の超臨
界流体を冷媒として用いると共に、電磁クラッチを介し
て圧縮機に動力が伝達され、必要により電磁クラッチを
オンオフして蒸発器への冷媒流量を制御するようにした
冷却サイクルに関する。
界流体を冷媒として用いると共に、電磁クラッチを介し
て圧縮機に動力が伝達され、必要により電磁クラッチを
オンオフして蒸発器への冷媒流量を制御するようにした
冷却サイクルに関する。
【０００２】
【従来の技術】自然環境に適した代替冷媒が模索される
昨今において、フロンガスを用いるよりも以前に利用さ
れていた炭酸ガス冷媒（ＣＯ2 ）が再び注目されてお
り、この冷媒を従来から用いられているサイクル構成に
利用することが検討されている。
昨今において、フロンガスを用いるよりも以前に利用さ
れていた炭酸ガス冷媒（ＣＯ2 ）が再び注目されてお
り、この冷媒を従来から用いられているサイクル構成に
利用することが検討されている。
【０００３】その一つとして検討されているのが、圧縮
機、放熱器、膨張弁、蒸発器を含み、圧縮機を電磁クラ
ッチのオンオフによって制御する容量固定式としたサイ
クルであり、蒸発器又はその近傍の温度を検出し、この
温度が所定値よりも低くなると電磁クラッチをオフに
し、これにより蒸発器への冷媒流量を抑えて凍結防止を
図ったり、能力調節を行うようにしたものである。
機、放熱器、膨張弁、蒸発器を含み、圧縮機を電磁クラ
ッチのオンオフによって制御する容量固定式としたサイ
クルであり、蒸発器又はその近傍の温度を検出し、この
温度が所定値よりも低くなると電磁クラッチをオフに
し、これにより蒸発器への冷媒流量を抑えて凍結防止を
図ったり、能力調節を行うようにしたものである。
【０００４】このようなサイクル構成は、実開昭６１−
４２３０７号公報等に示されている公知のものであり、
特に高価な容量可変型圧縮機を必要としない小型車等に
適している。
４２３０７号公報等に示されている公知のものであり、
特に高価な容量可変型圧縮機を必要としない小型車等に
適している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
サイクル構成は、電磁クラッチをオンオフする度に車体
へのショックが生じるという欠点があり、現行車におい
てはこのショックがあまり大きなものでなくても、冷媒
としてＣＯ2 等の超臨界流体を用いる場合には、ＣＯ2
の冷却効率が現行の冷媒（Ｒ１３４ａ）に比べて悪いこ
とから、同程度の能力を得ようとすると圧縮機の動力を
従来よりも大きくしなければならず、電磁クラッチのオ
ンオフ時に生じるショックが一段と大きくなる不都合が
ある。
サイクル構成は、電磁クラッチをオンオフする度に車体
へのショックが生じるという欠点があり、現行車におい
てはこのショックがあまり大きなものでなくても、冷媒
としてＣＯ2 等の超臨界流体を用いる場合には、ＣＯ2
の冷却効率が現行の冷媒（Ｒ１３４ａ）に比べて悪いこ
とから、同程度の能力を得ようとすると圧縮機の動力を
従来よりも大きくしなければならず、電磁クラッチのオ
ンオフ時に生じるショックが一段と大きくなる不都合が
ある。
【０００６】このような現象は、上記サイクル構成をＣ
Ｏ2 等の超臨界流体にそのまま利用したのでは実用化し
にくいことを示しており、したがって、この点をいかに
解決するかが超臨界流体を代替冷媒として有効に利用で
きるか否かの重要なポイントとなる。
Ｏ2 等の超臨界流体にそのまま利用したのでは実用化し
にくいことを示しており、したがって、この点をいかに
解決するかが超臨界流体を代替冷媒として有効に利用で
きるか否かの重要なポイントとなる。
【０００７】そこで、この発明においては、固定容量型
圧縮機を備えた上記サイクル構成に超臨界流体を冷媒と
して用いる場合に、電磁クラッチのオンオフをできるだ
け避けつつ凍結防止や能力調節を行うことができ、もっ
て円滑なサイクル運転を実現できる冷却サイクルを提供
すると共に、車両にこのサイクルを用いる場合でも、で
きるだけ円滑な走行を確保して良好な走行フィーリング
が得られるようにすることを課題としている。
圧縮機を備えた上記サイクル構成に超臨界流体を冷媒と
して用いる場合に、電磁クラッチのオンオフをできるだ
け避けつつ凍結防止や能力調節を行うことができ、もっ
て円滑なサイクル運転を実現できる冷却サイクルを提供
すると共に、車両にこのサイクルを用いる場合でも、で
きるだけ円滑な走行を確保して良好な走行フィーリング
が得られるようにすることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、この発明にかかる冷却サイクルは、超臨界流体を冷
媒とし、電磁クラッチを介して動力が伝達される圧縮機
と、この圧縮機で昇圧された前記冷媒を冷却する第１の
熱交換器と、この第１の熱交換器により冷却された冷媒
を減圧する膨張手段と、前記膨張手段で減圧された冷媒
を蒸発気化する第２の熱交換器とを含むように順次配管
接続して冷媒の循環経路を構成し、前記蒸発器に関する
温度に応じて前記膨張手段の開度を制御するようにした
ことを特徴としている（請求項１）。
に、この発明にかかる冷却サイクルは、超臨界流体を冷
媒とし、電磁クラッチを介して動力が伝達される圧縮機
と、この圧縮機で昇圧された前記冷媒を冷却する第１の
熱交換器と、この第１の熱交換器により冷却された冷媒
を減圧する膨張手段と、前記膨張手段で減圧された冷媒
を蒸発気化する第２の熱交換器とを含むように順次配管
接続して冷媒の循環経路を構成し、前記蒸発器に関する
温度に応じて前記膨張手段の開度を制御するようにした
ことを特徴としている（請求項１）。
【０００９】ここで、超臨界流体としては、臨界温度が
常温付近にあるＣＯ2 、エチレン等の流体が用いられ、
蒸発器に関する温度としては、蒸発器のフィン等に直付
けされた温度センサによって検出された温度や、蒸発器
の近傍に設けられて蒸発器を通過した空気の温度を検出
する温度センサによって検出された温度等が用いられ
る。
常温付近にあるＣＯ2 、エチレン等の流体が用いられ、
蒸発器に関する温度としては、蒸発器のフィン等に直付
けされた温度センサによって検出された温度や、蒸発器
の近傍に設けられて蒸発器を通過した空気の温度を検出
する温度センサによって検出された温度等が用いられ
る。
【００１０】蒸発器に関する温度に応じて膨張手段の開
度を制御する態様としては、蒸発器に関する温度がある
特定温度以下に達した場合に膨張手段の開度を相対的に
大きく変更することが考えられ（請求項２）、ある特定
温度としては、予め所定の値に固定された温度であって
も、熱負荷等に応じて計算によって随時算出された変動
し得る温度であってもよく、例えば、蒸発器が凍結によ
って機能を喪失する可能性のある温度等が設定される。
度を制御する態様としては、蒸発器に関する温度がある
特定温度以下に達した場合に膨張手段の開度を相対的に
大きく変更することが考えられ（請求項２）、ある特定
温度としては、予め所定の値に固定された温度であって
も、熱負荷等に応じて計算によって随時算出された変動
し得る温度であってもよく、例えば、蒸発器が凍結によ
って機能を喪失する可能性のある温度等が設定される。
【００１１】ＣＯ2 にあっては、サイクルの高圧側圧力
が上昇すればするほど冷却能力（冷凍効果）が大きくな
り、また、Ｒ１３４ａ等の超臨界領域で使われない従来
の冷媒に比べて、モリエール線図上に表わした等温曲線
の傾きは緩やかであり、膨張手段の開度のわずかな変化
で冷却能力を大きく変化させることができる。つまり、
冷却能力を大きくしたいのであれば、膨張手段の開度を
絞って高圧側ラインの圧力を高め、第１の熱交換器出口
のエンタルピーを減少する方向へ変位させればよく、逆
に、冷却能力を小さくしたいのであれば、膨張手段の開
度を広げて高圧側ラインの圧力を低下させ、第１の熱交
換器出口のエンタルピーを増加する方向へ変位させれば
よい。
が上昇すればするほど冷却能力（冷凍効果）が大きくな
り、また、Ｒ１３４ａ等の超臨界領域で使われない従来
の冷媒に比べて、モリエール線図上に表わした等温曲線
の傾きは緩やかであり、膨張手段の開度のわずかな変化
で冷却能力を大きく変化させることができる。つまり、
冷却能力を大きくしたいのであれば、膨張手段の開度を
絞って高圧側ラインの圧力を高め、第１の熱交換器出口
のエンタルピーを減少する方向へ変位させればよく、逆
に、冷却能力を小さくしたいのであれば、膨張手段の開
度を広げて高圧側ラインの圧力を低下させ、第１の熱交
換器出口のエンタルピーを増加する方向へ変位させれば
よい。
【００１２】このことから、従来の冷媒を用いた上記サ
イクル構成によれば、圧縮機で昇圧されて超臨界状態と
なる高温高圧の冷媒は、第１の熱交換器によって冷却さ
れ、減圧手段によって減圧されて湿り蒸気となり、第２
の蒸発器において蒸発気化されて圧縮機へ導かれるよう
になっており、電磁クラッチをオンオフしない限り蒸発
器の凍結等の不都合が懸念されるものであったが、冷媒
としてＣＯ2 等の超臨界流体を用いる場合には、蒸発器
に関する温度に応じて膨張手段による開度を調節して冷
却能力を巾広い範囲で変化させることが可能となり、電
磁クラッチを頻繁にオンオフ制御しなくても済む。
イクル構成によれば、圧縮機で昇圧されて超臨界状態と
なる高温高圧の冷媒は、第１の熱交換器によって冷却さ
れ、減圧手段によって減圧されて湿り蒸気となり、第２
の蒸発器において蒸発気化されて圧縮機へ導かれるよう
になっており、電磁クラッチをオンオフしない限り蒸発
器の凍結等の不都合が懸念されるものであったが、冷媒
としてＣＯ2 等の超臨界流体を用いる場合には、蒸発器
に関する温度に応じて膨張手段による開度を調節して冷
却能力を巾広い範囲で変化させることが可能となり、電
磁クラッチを頻繁にオンオフ制御しなくても済む。
【００１３】そして、膨張手段の開度が最大となってい
るにも拘わらず、蒸発器の機能を阻害する可能性がある
場合には、止むを得ず電磁クラッチをオフにする（請求
項３）。即ち、電磁クラッチのオンオフによる能力制御
を最後の手段として、それまでは膨張手段の開度調節に
よって能力を調節しようとするもので、円滑なサイクル
運転をできるだけ維持する。
るにも拘わらず、蒸発器の機能を阻害する可能性がある
場合には、止むを得ず電磁クラッチをオフにする（請求
項３）。即ち、電磁クラッチのオンオフによる能力制御
を最後の手段として、それまでは膨張手段の開度調節に
よって能力を調節しようとするもので、円滑なサイクル
運転をできるだけ維持する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１において、冷却サイクル１
の構成例が示され、この冷却サイクル１は、電磁クラッ
チ２ａを介して動力が伝達される圧縮機２、この圧縮機
２で圧縮された冷媒を冷却する放熱器３、この放熱器３
の冷媒下流側に配された膨張弁４、この膨張弁４によっ
て減圧された冷媒を蒸発気化する蒸発器５、蒸発器５に
より気化された冷媒を気液分離するアキュムレータ６を
この順で直列に配管接続して構成されている。
面に基づいて説明する。図１において、冷却サイクル１
の構成例が示され、この冷却サイクル１は、電磁クラッ
チ２ａを介して動力が伝達される圧縮機２、この圧縮機
２で圧縮された冷媒を冷却する放熱器３、この放熱器３
の冷媒下流側に配された膨張弁４、この膨張弁４によっ
て減圧された冷媒を蒸発気化する蒸発器５、蒸発器５に
より気化された冷媒を気液分離するアキュムレータ６を
この順で直列に配管接続して構成されている。
【００１５】この冷却サイクル１においては、冷媒とし
てＣＯ2 が用いられており、圧縮機２によって圧縮され
た冷媒は、高温高圧の冷媒として放熱器３に入り、ここ
で放熱して冷却する。この冷媒は、高圧側ラインにおい
て超臨界状態となっており、放熱器３によっても液化さ
れることなく膨張弁４へ送られる。そして、この膨張弁
４において減圧されて低温低圧の湿り蒸気となり、蒸発
器５においてここを通過する空気と熱交換してほとんど
がガス状となり、アキュムレータ６において気液分離さ
れた後に圧縮機２へ戻される。
てＣＯ2 が用いられており、圧縮機２によって圧縮され
た冷媒は、高温高圧の冷媒として放熱器３に入り、ここ
で放熱して冷却する。この冷媒は、高圧側ラインにおい
て超臨界状態となっており、放熱器３によっても液化さ
れることなく膨張弁４へ送られる。そして、この膨張弁
４において減圧されて低温低圧の湿り蒸気となり、蒸発
器５においてここを通過する空気と熱交換してほとんど
がガス状となり、アキュムレータ６において気液分離さ
れた後に圧縮機２へ戻される。
【００１６】この状態変化をモリエール線図でみると、
図３の実線で示されるようになり、Ａ点で示される圧縮
機２で圧縮された高温高圧の冷媒は、放熱器３によって
Ｂ点まで冷却され、膨張弁４によって減圧されてＣ点で
示す低温低圧の湿り蒸気となり、その後、蒸発器５で蒸
発気化されてＤ点に至り、再び圧縮機２で圧縮されてＡ
点に戻る。
図３の実線で示されるようになり、Ａ点で示される圧縮
機２で圧縮された高温高圧の冷媒は、放熱器３によって
Ｂ点まで冷却され、膨張弁４によって減圧されてＣ点で
示す低温低圧の湿り蒸気となり、その後、蒸発器５で蒸
発気化されてＤ点に至り、再び圧縮機２で圧縮されてＡ
点に戻る。
【００１７】蒸発器５には、フィン等に取り付けられて
この蒸発器５の温度を直接検出する温度センサ７が取り
付けられており、温度センサ７によって検出された蒸発
器５の温度に関する信号は、コントロールユニット８に
入力され、膨張弁４の開度制御、圧縮機のオンオフ制御
等に利用される。
この蒸発器５の温度を直接検出する温度センサ７が取り
付けられており、温度センサ７によって検出された蒸発
器５の温度に関する信号は、コントロールユニット８に
入力され、膨張弁４の開度制御、圧縮機のオンオフ制御
等に利用される。
【００１８】コントロールユニット８は、図示しない中
央演算処理装置（ＣＰＵ）、読出専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力ポー
ト（Ｉ／Ｏ）、駆動回路等より成り、ＲＯＭに与えられ
た所定のプログラムにしたがって、図２に示すフローチ
ャートの処理を行うようになっている。
央演算処理装置（ＣＰＵ）、読出専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、入出力ポー
ト（Ｉ／Ｏ）、駆動回路等より成り、ＲＯＭに与えられ
た所定のプログラムにしたがって、図２に示すフローチ
ャートの処理を行うようになっている。
【００１９】以下において、コントロールユニット８に
よる膨張弁４の制御動作例を説明すると、コントロール
ユニット８はサイクルの稼動に伴ってこのルーチンの処
理を行い、ステップ５０において温度センサ７によって
検出された蒸発器５の温度信号を入力してＲＡＭに格納
し、次のステップ５２において、蒸発器５が凍結して蒸
発機能を喪失する可能性のある温度とならないような膨
張弁４の開度を演算する。この演算手法は、予め実験に
よって得られたデータに基づいて蒸発器５の温度と膨張
弁４の適正開度とをマップ化しておき、検出された蒸発
器温度から対応する膨張弁４の開度を求めるようにして
もよく、あるいは、検出された蒸発器温度から所定の計
算式によって膨張弁４の開度を算出するものであっても
よい。そして、ステップ５４において、前記ステップ５
２で演算された開度となるよう膨張弁４が制御される。
よる膨張弁４の制御動作例を説明すると、コントロール
ユニット８はサイクルの稼動に伴ってこのルーチンの処
理を行い、ステップ５０において温度センサ７によって
検出された蒸発器５の温度信号を入力してＲＡＭに格納
し、次のステップ５２において、蒸発器５が凍結して蒸
発機能を喪失する可能性のある温度とならないような膨
張弁４の開度を演算する。この演算手法は、予め実験に
よって得られたデータに基づいて蒸発器５の温度と膨張
弁４の適正開度とをマップ化しておき、検出された蒸発
器温度から対応する膨張弁４の開度を求めるようにして
もよく、あるいは、検出された蒸発器温度から所定の計
算式によって膨張弁４の開度を算出するものであっても
よい。そして、ステップ５４において、前記ステップ５
２で演算された開度となるよう膨張弁４が制御される。
【００２０】このような膨張弁４の開度制御により、冷
却能力は次のように変化する。先ず、膨張弁４の開度が
小さくなる場合を説明すると、高圧側ラインと低圧側ラ
インとを連通する通路断面は膨張弁４の開度を小さくす
ることにより減少し、これにより高圧側ラインの圧力が
上昇する。Ｒ１３４ａ等の超臨界領域で用いられない従
来の冷媒にあっては、過熱度を一定とする通常の制御を
行おうとする場合、図４のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａの状態変
化が例えばＥ→Ｆ→Ｇ→Ｄ→Ｅと推移し、冷却能力（冷
凍効果）がＱからＱ''に小さくなる特性を有している。
これに対して、高圧側ラインが超臨界領域で作動する本
サイクルにおいては、高圧側ラインの圧力が上昇する
と、図３の破線で示されるように、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ
のサイクルが例えばＡ’→Ｂ’→Ｃ’→Ｄ’→Ａ’と推
移し、冷却能力がＱからＱ’に大きくなる特性を有して
いる。
却能力は次のように変化する。先ず、膨張弁４の開度が
小さくなる場合を説明すると、高圧側ラインと低圧側ラ
インとを連通する通路断面は膨張弁４の開度を小さくす
ることにより減少し、これにより高圧側ラインの圧力が
上昇する。Ｒ１３４ａ等の超臨界領域で用いられない従
来の冷媒にあっては、過熱度を一定とする通常の制御を
行おうとする場合、図４のＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａの状態変
化が例えばＥ→Ｆ→Ｇ→Ｄ→Ｅと推移し、冷却能力（冷
凍効果）がＱからＱ''に小さくなる特性を有している。
これに対して、高圧側ラインが超臨界領域で作動する本
サイクルにおいては、高圧側ラインの圧力が上昇する
と、図３の破線で示されるように、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ
のサイクルが例えばＡ’→Ｂ’→Ｃ’→Ｄ’→Ａ’と推
移し、冷却能力がＱからＱ’に大きくなる特性を有して
いる。
【００２１】従来の冷媒においても、例えば、特開平５
−２２３３５８号公報などに示されるように、過熱度を
一定にしつつ過冷却度を膨張弁の開度によって調節する
制御にあっては、膨張弁の開度を小さくすると、高圧側
ラインの圧力上昇に伴って、図４に示されるように、Ａ
→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａのサイクルが、例えば破線で示すＡ’
→Ｂ’→Ｃ’→Ｄ’→Ａ’となり、冷却能力がＱから
Ｑ’に大きくなる特性を有している。
−２２３３５８号公報などに示されるように、過熱度を
一定にしつつ過冷却度を膨張弁の開度によって調節する
制御にあっては、膨張弁の開度を小さくすると、高圧側
ラインの圧力上昇に伴って、図４に示されるように、Ａ
→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａのサイクルが、例えば破線で示すＡ’
→Ｂ’→Ｃ’→Ｄ’→Ａ’となり、冷却能力がＱから
Ｑ’に大きくなる特性を有している。
【００２２】しかし、図３に見られるように、ＣＯ2 の
モリエール線図上に表わした等温曲線は、Ｒ１３４ａ等
の従来の冷媒と比べて、なだらかなスロープを描いてい
るので、膨張弁４の開度のわずかな変更は、冷却能力の
大きな増加となり、膨張弁４の開度を調節することで幅
広い範囲にわたって能力制御が可能となる。
モリエール線図上に表わした等温曲線は、Ｒ１３４ａ等
の従来の冷媒と比べて、なだらかなスロープを描いてい
るので、膨張弁４の開度のわずかな変更は、冷却能力の
大きな増加となり、膨張弁４の開度を調節することで幅
広い範囲にわたって能力制御が可能となる。
【００２３】逆に、膨張弁の開度が大きくなると、高圧
側ラインと低圧側ラインとの間の通路断面が大きくなる
ことから、高圧側ラインの圧力が低下する。Ｒ１３４ａ
等を用いた通常の過熱度一定制御にあっては、膨張弁の
開度が大きくなると冷却能力が大きくなる特性を有して
いるが（図４参照）、ＣＯ2 を用いたサイクルにおいて
は、これとは逆に冷却能力が小さくなる特性を有してお
り（図３参照）、しかも、ＣＯ2 特有のなだらかなスロ
ープを持つ等温曲線によって膨張弁４の開度（圧力）の
わずかな変化が大きな冷却能力の減少をもたらす。
側ラインと低圧側ラインとの間の通路断面が大きくなる
ことから、高圧側ラインの圧力が低下する。Ｒ１３４ａ
等を用いた通常の過熱度一定制御にあっては、膨張弁の
開度が大きくなると冷却能力が大きくなる特性を有して
いるが（図４参照）、ＣＯ2 を用いたサイクルにおいて
は、これとは逆に冷却能力が小さくなる特性を有してお
り（図３参照）、しかも、ＣＯ2 特有のなだらかなスロ
ープを持つ等温曲線によって膨張弁４の開度（圧力）の
わずかな変化が大きな冷却能力の減少をもたらす。
【００２４】よって、ＣＯ2 を用いたサイクルにおいて
は、固定容量型の圧縮機２を用いた場合でも、膨張弁４
の開度制御によって蒸発器５の冷却能力を幅広い範囲で
制御することができ、換言すれば、幅広い冷房負荷に対
応することが可能となる。
は、固定容量型の圧縮機２を用いた場合でも、膨張弁４
の開度制御によって蒸発器５の冷却能力を幅広い範囲で
制御することができ、換言すれば、幅広い冷房負荷に対
応することが可能となる。
【００２５】しかしながら、場合によっては、膨張弁４
の開度を所定開度以上としても、冷却能力を十分に小さ
くすることができず、蒸発器５の温度が所定温度を下回
った状態で持続される場合がある。このため、ステップ
５６〜６０に示されるように、膨張弁４の開度が所定値
（α）以上となっているにもかかわらず、蒸発器５の温
度がある温度（β）以上とならない場合には、電磁クラ
ッチ（Ｍｇ−Ｃｌ）２ａをオフとし、冷却サイクル１を
停止するようにしている。
の開度を所定開度以上としても、冷却能力を十分に小さ
くすることができず、蒸発器５の温度が所定温度を下回
った状態で持続される場合がある。このため、ステップ
５６〜６０に示されるように、膨張弁４の開度が所定値
（α）以上となっているにもかかわらず、蒸発器５の温
度がある温度（β）以上とならない場合には、電磁クラ
ッチ（Ｍｇ−Ｃｌ）２ａをオフとし、冷却サイクル１を
停止するようにしている。
【００２６】その典型的な例としては、冷却負荷が非常
に小さいために膨張弁の開度を最大にしても蒸発器温度
が凍結温度を下回ってしまうような場合であり、このよ
うな場合には、もはや膨張弁制御では蒸発器の凍結を防
ぐことができないので、あるいは、凍結してしまった状
態を回復することができないので、電磁クラッチ２ａを
オフとする。
に小さいために膨張弁の開度を最大にしても蒸発器温度
が凍結温度を下回ってしまうような場合であり、このよ
うな場合には、もはや膨張弁制御では蒸発器の凍結を防
ぐことができないので、あるいは、凍結してしまった状
態を回復することができないので、電磁クラッチ２ａを
オフとする。
【００２７】したがって、上述の構成によれば、固定容
量圧縮機２を用いる場合にあっても、膨張弁４による能
力制御を行うことで蒸発器５の凍結を防止することがで
き、膨張弁４による制御だけでは蒸発器５の凍結を回避
できないと判断された場合にのみ圧縮機２が停止される
ので、電磁クラッチ２ａのオンオフ動作の頻度を低く
し、クラッチのオンオフ時に伴う衝撃の発生回数を低減
することができる。
量圧縮機２を用いる場合にあっても、膨張弁４による能
力制御を行うことで蒸発器５の凍結を防止することがで
き、膨張弁４による制御だけでは蒸発器５の凍結を回避
できないと判断された場合にのみ圧縮機２が停止される
ので、電磁クラッチ２ａのオンオフ動作の頻度を低く
し、クラッチのオンオフ時に伴う衝撃の発生回数を低減
することができる。
【００２８】尚、上述の構成においては、温度センサと
して、蒸発器に直付けされたセンサを用いたが、蒸発器
近傍に配されて通過空気の温度を検出するものであって
も、蒸発器出口側の配管に設けられて冷媒温度を検出す
るものであってもよい。また、図２のステップ５６、５
８の判定処理は、凍結時の態様に限らず、膨張弁４の開
度がある中間領域の所定値以上となっているにもかかわ
らず、蒸発器５の温度が予定温度まで上昇しないような
能力調整不能時を判定するものであってもよく、蒸発器
温度を判定する所定値βは、固定値であっても、熱負荷
又は目標吹出温度などにより演算された変動し得る値で
あってもよい。
して、蒸発器に直付けされたセンサを用いたが、蒸発器
近傍に配されて通過空気の温度を検出するものであって
も、蒸発器出口側の配管に設けられて冷媒温度を検出す
るものであってもよい。また、図２のステップ５６、５
８の判定処理は、凍結時の態様に限らず、膨張弁４の開
度がある中間領域の所定値以上となっているにもかかわ
らず、蒸発器５の温度が予定温度まで上昇しないような
能力調整不能時を判定するものであってもよく、蒸発器
温度を判定する所定値βは、固定値であっても、熱負荷
又は目標吹出温度などにより演算された変動し得る値で
あってもよい。
【００２９】また、上述の基本構成に対しては、いろい
ろな付加的構成要素の追加が可能である。例えば、高圧
側ラインの冷媒と低圧側ラインの冷媒とを互いに熱交換
させてサイクルの冷却性能の向上を図るようにしてもよ
い。具体的には、放熱器３と膨張弁４との間を流れる冷
媒とアキュムレータ６と圧縮機２との間を流れる冷媒と
を熱交換する補助熱交換器を付加し、放熱器３から流出
した冷媒をさらに補助熱交換器で冷却する構成等が考え
られる。
ろな付加的構成要素の追加が可能である。例えば、高圧
側ラインの冷媒と低圧側ラインの冷媒とを互いに熱交換
させてサイクルの冷却性能の向上を図るようにしてもよ
い。具体的には、放熱器３と膨張弁４との間を流れる冷
媒とアキュムレータ６と圧縮機２との間を流れる冷媒と
を熱交換する補助熱交換器を付加し、放熱器３から流出
した冷媒をさらに補助熱交換器で冷却する構成等が考え
られる。
【００３０】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
電磁クラッチのオンオフによって動力が断続される圧縮
機、冷媒を凝縮する第１の熱交換器、冷媒を減圧する膨
張手段、冷媒を蒸発気化する第２の熱交換器を備えた従
前のサイクル構成に超臨界流体を冷媒として用いる場合
において、蒸発器に関する温度に応じて膨張手段の開度
を制御することで冷媒の状態を変更し、この場合の超臨
界流体で見られる特有な状態推移を利用して蒸発器の冷
却能力を調整するようにしたので、可変容量型の圧縮機
を用いるまでもなく、固定容量型の圧縮機を用いたサイ
クルでも巾広い範囲にわたって能力制御が可能となる。
電磁クラッチのオンオフによって動力が断続される圧縮
機、冷媒を凝縮する第１の熱交換器、冷媒を減圧する膨
張手段、冷媒を蒸発気化する第２の熱交換器を備えた従
前のサイクル構成に超臨界流体を冷媒として用いる場合
において、蒸発器に関する温度に応じて膨張手段の開度
を制御することで冷媒の状態を変更し、この場合の超臨
界流体で見られる特有な状態推移を利用して蒸発器の冷
却能力を調整するようにしたので、可変容量型の圧縮機
を用いるまでもなく、固定容量型の圧縮機を用いたサイ
クルでも巾広い範囲にわたって能力制御が可能となる。
【００３１】また、膨張手段の調節による能力制御を行
う場合でも、蒸発器の機能を阻害する可能性がある場合
にのみ電磁クラッチをオフとしたので、電磁クラッチの
オンオフの頻度を減らすことで円滑なサイクル運転を実
現できる。特に、圧縮機が車両のエンジンを動力とする
ような場合にあっては、車両の円滑な走行を維持して良
好な走行フィーリングを得ることができる。
う場合でも、蒸発器の機能を阻害する可能性がある場合
にのみ電磁クラッチをオフとしたので、電磁クラッチの
オンオフの頻度を減らすことで円滑なサイクル運転を実
現できる。特に、圧縮機が車両のエンジンを動力とする
ような場合にあっては、車両の円滑な走行を維持して良
好な走行フィーリングを得ることができる。
【図１】図１は、本発明にかかる冷却サイクルの第１の
構成例を示す構成図である。
構成例を示す構成図である。
【図２】図２は、図１で示す冷却サイクルのコントロー
ルユニットによるサイクル制御例を示すフローチャート
である。
ルユニットによるサイクル制御例を示すフローチャート
である。
【図３】図３は、本発明にかかる冷却サイクルのモリエ
ール線図である。
ール線図である。
【図４】図４は、従来の冷却サイクルのモリエール線図
である。
である。
１ 冷却サイクル ２ 圧縮機 ２ａ 電磁クラッチ ３ 放熱器 ４ 膨張弁 ５ 蒸発器 ７ 温度センサ ８ コントロールユニット
Claims (3)
- 【請求項１】 超臨界流体を冷媒とし、 電磁クラッチを介して動力が伝達される圧縮機と、この
圧縮機で昇圧された前記冷媒を冷却する第１の熱交換器
と、この第１の熱交換器により冷却された冷媒を減圧す
る膨張手段と、前記膨張手段で減圧された冷媒を蒸発気
化する第２の熱交換器とを含むように順次配管接続して
冷媒の循環経路を構成し、 前記蒸発器に関する温度に応じて前記膨張手段の開度を
制御するようにしたことを特徴とする冷却サイクル。 - 【請求項２】 前記蒸発器に関する温度がある温度以下
に達した場合に、前記膨張手段の開度を相対的に大きく
変更することを特徴とする請求項１記載の冷却サイク
ル。 - 【請求項３】 前記膨張手段の開度を最大にしても、前
記蒸発器の機能を阻害する可能性がある場合には、前記
電磁クラッチをオフにすることを特徴とする請求項２記
載の冷却サイクル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24042397A JPH1163692A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 冷却サイクル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24042397A JPH1163692A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 冷却サイクル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1163692A true JPH1163692A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=17059266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24042397A Pending JPH1163692A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | 冷却サイクル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1163692A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7131294B2 (en) | 2004-01-13 | 2006-11-07 | Tecumseh Products Company | Method and apparatus for control of carbon dioxide gas cooler pressure by use of a capillary tube |
| CN115717805A (zh) * | 2022-11-18 | 2023-02-28 | 江苏拓米洛环境试验设备有限公司 | 一种制冷系统的控制方法、装置和制冷系统 |
-
1997
- 1997-08-21 JP JP24042397A patent/JPH1163692A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7131294B2 (en) | 2004-01-13 | 2006-11-07 | Tecumseh Products Company | Method and apparatus for control of carbon dioxide gas cooler pressure by use of a capillary tube |
| US7721569B2 (en) | 2004-01-13 | 2010-05-25 | Tecumseh Products Company | Method and apparatus for control of carbon dioxide gas cooler pressure by use of a capillary tube |
| CN115717805A (zh) * | 2022-11-18 | 2023-02-28 | 江苏拓米洛环境试验设备有限公司 | 一种制冷系统的控制方法、装置和制冷系统 |
| CN115717805B (zh) * | 2022-11-18 | 2023-11-07 | 江苏拓米洛高端装备股份有限公司 | 一种制冷系统的控制方法、装置和制冷系统 |
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