JPS62138657A - 冷凍サイクルの制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は冷房用冷凍サイクルの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Ｊる。

［従来の技術］ 空気調和装置の冷房用冷凍サイクルは第２図に示す如き
一般的な構造を備えている。１０１はコンブレツリ、１
０２は自動車エンジンの回転力をコンプレッサ１０１に
１ｇ１ｖ：可能に伝えるマグネットクラツナ、　１０３
はコンデンサ、　１０４と１０５はコンデンサ冷却用フ
ァンとその駆動モータ、１０８は空気冷却用のエバポレ
ータ、１は高圧側冷媒の圧力が設定レベル以上に上昇し
た時マグネットクラッチ１０２をオフさせるための高圧
カット用ブレツシセスイッチであって、例えばファンモ
ータ１０５が故障してコンデンサ１０３の礪能が急落し
た時などに作動する。

［発明が解決しようとする問題点］ 自動車用空気調和装置ではコンデンサ冷却用ファンをエ
ンジンの出力軸に直結させて駆動する方法が一般に取ら
れていたが、最近はフロントエンジンフロントドライブ
方式の車種の普及に伴って、上記の様にファンをモータ
によって回転させる方法が広まりつつある。

従来のエンジン直結駆動方式であれば、エンジンが故障
すれば空調装置全体が休止するので問題はないが、若し
、ファンモータだけが故障を起こした場合にはコンプレ
ッサは働いているので、コンデンサの冷′！！Ｉｔｉ能
の減殺に伴って高圧側冷媒供給系内の冷媒圧が異常に高
まることになる。そしてその場合には前述の如く高圧カ
ット用プレッシャスイッチがコンプレッサを停止させて
くれるが、冷媒圧の急低下によりプレッシャスイッチは
再びオンしてコンプレッサも再稼動に入るので、以後は
この様なプレッシャスイッチのオン−オフが極く短い周
期をもって反復されるいわゆるハンチング状態に入り、
遂にはスイッ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。

本発明は、コンデンサ冷却用ファンモータが故障を起こ
して高圧カット用プレッシャスイッチがハンチング状態
に入った時には、自動的に警報を発すると共に安全処置
を取らせることのできる制御回路を付設した冷凍サイク
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の冷凍サイクルの制
御装置は、冷媒圧縮用コンプレッサ、冷媒凝縮用コンデ
ンサ、冷媒減圧装置、及びエバポレータを備える冷凍サ
イクルの、前記コンプレッサの吐出口と前記冷媒減圧装
置との間に装着され、前記コンプレッサの駆動用マグネ
ットクラッチを断続させるための高圧カット用プレッシ
Ｖスイッチと、該プレッシャスイッチのオン−オフの作
動の頻度検知回路と、前記オン−オフ作動の！′ｉ度が
設定レベルを越えた時、冷凍サイクルの安全手段を講ず
る安全回路を備える構成を採用した。

［作用および発明の効果］ 空気調和装置の運転中に高圧カット用プレッシャスイッ
チが高い冷媒圧力を検知してオフ作動すると、装置の制
御回路に付設したプレッシャスイッチのオン−オフ作動
の頻度検知回路が働いて、この頻度が設定レベルを越え
た時には安全回路が触ぎ警報を発したり冷凍サイクルを
自動的に休止させるなどの安全処置が講ぼられる。

従って高圧カット用プレッシャスイッチがハンチング作
動によって壊れたり、冷凍サイクルが高圧冷媒によって
破壊されたりする恐れが解消する。

［実施例１ 以下に付図に示す実施例に基づいて本発明装置の具体的
な構成を説明する。

始めに自動車用空気調和装置に使われる冷房用冷凍サイ
クルを例にとって、その一般的な構造と作動を第２図の
冷凍サイクル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って冷房仕事を果した気相冷媒は、
コンプレッサー１０１に吸入されて高温高圧状態に圧縮
されたうえ、ファンモータ１０５によって駆動される冷
却用ファン１０４により冷やされているコンデンサ゛１
０３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Ｕる１伯きをもった膨張弁１０７を介在ざ
Ｖた冷媒配管１１３によって結ばれており、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、キャピラリチューブ
１１０を介してｒｉＩＪｌｌ１Ｍ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、コンプレッサ１０１
はマグネットクラッチ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って駆動されるのが一般であ
る。

上記の様な冷凍サイクルは、エバポレータ１０８の熱負
荷が小さい時にはマグネットクラッチ１０２をオフさせ
てコンプレッサ１０１の作動を停止させると共に、コン
デンサ冷却ファン用モータ１０５を止めるための第７図
に示された如き制御回路を備えている。３１は車載バッ
テリ電源、２１は空調装置の起動・停止用エアコンスイ
ッチ、１は膨張弁１０７の上流側において冷媒配管１１
３に取付けた常閉型の高圧カット用プレッシャスイッチ
であって、高圧側冷媒の圧力が異常に上界した時に装置
を守る役目を帯びている。３０は空調装置の制御用増巾
器であって、エバポレータ１０８の出口側冷媒温度の検
知用サーミスタ２７からの入力信号に基づいてオン−オ
フ作動するトランジスタ２６と、このトランジスタから
の出力によってオン作動されるリレー２５、（２５ａは
その接点）を内蔵している。２８はコンデンサ冷却用フ
ァンモータ１０５の作動オン−オフ用ファンリレー、２
８ａはその接点、２９はファン１０４の減速用抵抗、３
２はファン１０４のコントロールスイッチである。

第１図に一実施例としての自動車用空気調和装置の冷凍
サイクル制御２１Ｉｌ装置を示す。コンブレラｌす駆動
用マグネットクラッチ１０２及びコンデンサ冷却用ファ
ンモータ１０５の作動オン−オフを司どる運転回路と、
冷凍サイクルの故障により高圧カット用プレッシャスイ
ツナ１が異常ｌ、：頻繁にオン−オフ作動しつづけた時
には冷凍サイクルを休止させるための保安回路とから成
り立っている。

空調装置はエンジンキースイッチのオン作動に伴って供
給開始される車載バッテリ電流によって作動し、この電
流は空調装置の起動スイッチ２１及び冷凍サイクルの高
圧側冷媒の高圧カット用プレッシャスイッチ１を介して
運転回路と保安回路に流される。

運転回路は空調装置の増巾器３０に内蔵された冷房運転
の断続用の温度作動リレーのコイル２５及びその接点２
５ａと、エバポレータ１０８の出口側冷媒温度検出用サ
ーミスタ２７と、このサーミスタ２７が設定レベル以下
の温度を検知した時コイル２５への通゛占を停止させる
ためにコイル２５のアース回路に介在させたトランジス
タ２６を備えており、コイル接点２５ａはマグネットク
ラッチ１０２及びコンデンサファンモータ１０５への給
電断続用のファンリレーのコイル２８への通電を支配す
る。リレー接点２８は、並列接続されているモータ１０
５の減速用抵抗２９及びファンコンｉ〜ロールスイツナ
３２が介在されたモータ１０５のアース回路に直列に接
続されている。３５は設定温度との比較器である。

一方安全回路は、高圧カット用スイツナ１の両端子にそ
れぞれ接続された入力端子す及びＣを備える平滑回路２
２と、この平滑回路２２の出力を入力とする比較器２３
及び抵抗Ｒ１とＲ２によって構成される比較回路と、こ
の比較回路の出力によって点灯される発光ダイオード２
４とを備えている。

次に第１図の回路のうちの運転回路の作動について説明
する。

エンジンの運転中にエアコンスイッチ２１を投入すると
、常閉型高圧カット用プレッシャスイッチ１を経て温度
作動リレーのコイル２５の入力側に通電されるが、この
時検温用υ−ミスタ２７によって感知されるエバポレー
タ下流側冷媒温度が設定温度以上に高い時には、サーミ
スタ２７の通電抵抗は高くトランジスタ２６はオン作動
されているためにコイル２５のアース端子はアースされ
てリレー接点２５ａは閉じる。それに伴ってマグネット
クラッヂ１０２がオン作動してコンプレッサ１０１が起
動し冷凍サイクルは運転開始すると共に、ファンリレー
のコイル２８に６通電されてリレー接点２８ａも閉じ、
ファンモータ１０５への給電回路がアースされてファン
１０４はコンデン：す１０３の冷却のために回転し始め
る。ファンコントロールスイッチ３２は高圧側冷媒の圧
力が高圧カット用プレッシャスイッチ１のオフ作動圧よ
りは低いある圧力レベルを越えた時、ファンモータ１０
５にフル給電して冷却能力を高めさせる機能を与えられ
ているので、冷凍サイクルの起動時にはオフされてファ
ンモータ１０５は抵抗２９を介在させた給電により低速
回転する。

しかし若しコンデンサ冷却用ファンモータ１０５が故障
して、コンプレッサ１０１によって発生させた高圧高温
の気相冷媒を凝縮液化させるためのコンデンサ１０３の
能力が著しく低下すると、先ずファンコントロールスイ
ッチ３２がオン作動するが、この作動は全く意味をなさ
ず、高圧側冷媒圧は更に上昇して、高圧カット用プレッ
シャスイッチ１がその設定作動圧を感知してオフされる
。プレッシャスイッチ１のオフ作動に伴って前述の如く
装置制御用増巾器３０内の温度作動リレー２５への給電
が中断されるのでマグネットクラッチ１０２はオフ作動
し、コンプレッサ１０１はその駆動用回転力（エンジン
回転力）の伝達を断たれて停止する。

そのために高圧側冷媒の圧力も急速に低下して来るので
プレッシャスイッチ１は再びオン作動する。

しかしコンデンサ１０３の冷媒凝縮機能が麻痺状態にあ
るため、プレッシャスイッチ１は穫めて短時間内に再度
オフ作動し以後はいわゆるスイッチのハンチング状態に
入る。この間の現象をグラフ化して示せば、第４図及び
第５図の如くなる。即ち高圧側（コンプレッサ１０１か
ら膨張弁１０７に至るまでの冷ｔＲ流路）の冷媒圧は、
ファンモータ１０５が正常に作動している時にはコンデ
ンサ１０３その他の働きによって、第４図のグラフ（イ
）に描かれている様に、プレッシャスイッチ１の設定作
動圧より低い定常圧力レベルに比較的速かに到達する。

しかしファンモータ１０５が故障すると、上記の現象の
発生に伴ってグラフ（ロ）に示された様に、ノコギリの
歯状の激しい圧力波動が生じる。

このグラフの山の部分ではプレッシャスイッチ１はオフ
作動し谷の部分でオン作動させられることになる。それ
に伴ってプレッシャスイッチ１の両端子間には第５図に
描かれた如き電圧のパルス波が生じる。スイッチ１がオ
フした時電源電圧（１２Ｖ）がそのまま端子間に現れ、
オンした時電位差はほぼＯになる。

ファンモータ１０５が正常に動いている時と攻降した時
とのそれぞれの冷凍サイクルのモリエル線図を第３図に
グラフＡ及びグラフＢとして示した。

グラフの縦軸に冷媒の絶対圧力が横軸に冷媒のエンタル
ピが採られている。グラフ中の線分（イ）−（ロ）（く
べ）−（ト））は冷媒の圧縮工程を、（ロ）−（ハ）（
（ト）−（チ））は凝縮工程を、（ハ）−（ニ）（（チ
）−（す）〉は膨張工程をそして、（ニ）−（イ）（（
す）＝（へ））は蒸発気化工程をそれぞれ示している。

グラフＡに描かれて閉サイクルがグラフＢの開す−イク
ルの如く座標軸上を右上方に移動したことは冷凍サイク
ルの作動効率の低下を意味している。

次に保安回路の作動説明に移る。ファンモータ１０５の
故障が原因をなして高圧カット用プレッシャスイッチ１
がハンチング状態に入ると、前述の如くその両端子間に
はパルス状に脈動する電圧が継続的に生じて平滑回路２
２に入力される。平滑回路２２はこの入力を平準化した
レベルの直流に変換し、パルス間隔のより狭い入力はよ
り高いレベルの電圧として、又よりパルス間隔の広い入
力はより低いレベルの直流電圧として出力する。そこで
この平滑回路の出力レベルがある設定レベルより高い場
合には明かにプレッシャスイッチ１はハンチング状態に
あると判断できる。しかし比較的低レベルの出力を生ず
れば、その原因はたまたま偶発的にプレッシャスイッチ
がオフ作動したことなどに基づくものであって冷凍装置
に危険をもたらすごとはない。

従ってあらかじめ実験的に求めた、ハンチング現象発生
時の平滑回路２２の出力レベル以上の出力が検知された
時には警告情報としての出力を生ずる比較回路（比較器
２３、Ｒ１、Ｒ２）をこの平滑回路に接続すれば、この
警告出ノ〕によって例えば自動車の運転席Ｓ１器パネル
の組込まれている発光ダイオード２４の如き警告灯を点
灯させることができる。勿論更に積極的にこの警告出力
によって冷凍サイクルを自動的に停止させることもでき
る。

この実施例においては平滑回路２２と比較器２３を含む
比較回路によってプレッシャスイッチ１のオン〜オフ作
動の頻度検知回路２Ａが、また発光ダイオード２４など
によって安全回路３がそれぞれ構成されている。

第６図は第２実施例としての冷凍サイクルの制御装置の
うち、保安回路部分のみを示した図であって、運転回路
部分は第１実施例と共通しているので図示を省いた。

１は高圧カット用プレッシャスイップ、４０は比較回路
、４１はタイマ、４２はＡＮＤ回路、４３はカウンタ、
４４は判別回路、４５は冷凍サイクルを休出させるため
の安全装置例えば警告灯や警告ブリ“−乃至は電源遮断
スイッチであり、回路部品４０〜４４によって前記の頻
度検知回路２Ｂが構成されている。

この実施例回路の作動は、プレッシャスイッチ１の端子
間電圧が入力される比較回路４０にプレッシャスイッチ
１のオフに伴って生ずる前述の如き電源電圧（例えば１
２■）が入力されることによって、比較回路４０からは
出力が生じてタイマがセットされ、設定時間の聞出力を
送出しつづける。比較回路４０とタイマ４１の出力が共
にＡＮＤ回路４２に入力された時、カウンタ４３は比較
回路４０から送出されるプレッシャスイッチ１のＡフ作
動信号としてのＡＮＤ回路４２の出力の発生回数のカウ
ントを開始する。タイマ４１の作動時間が終わるとＡＮ
Ｄ回路４２によりカウンタ４３への入力はとだえる。カ
ウンタ４３のカウント数は判別回路４４に入力され、前
記のハンチング現象が発生したと判定するに足るカウン
ト回数の設定値との対比が行われる。若しカウント数が
この設定値を上回れば、判別回路４４は安全装置４５を
働かせるための信号を発する。

又カウント数が設定値以下であれば、判別回路４４はタ
イマ４１およびカウンタ４３のリセット信号を出力する
。

上記の冷凍サイクルの制御回路は勿論自動車用空調装置
に限られることなく、他の空調装置に適用できるし、上
記の安全回路は単なる実施例にとどまるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１実施例としての冷凍サイクル
制御回路図、第２図は空気調和装置用冷凍サイクルの模
式的説明図、第３図は第２図の冷凍サイクルが正常に運
転されている時と、コンデンサ冷却用ファンが故障した
時とのそれぞれのモリエル線図、第４図は同じく冷凍サ
イクルの正常運転時と故障時についてそれぞれ描かれた
時間対高圧側冷媒圧力の相関グラフ、第５図は冷凍ナイ
クル故障時における高圧カット用プレッシャスイッチの
端子間電圧の推移を示したグラフ、第６図は第２実施例
としての冷凍サイクル制御回路図である。 図中　１・・・高圧カット用プレッシャスイッチ２八、
２Ｂ・・・ブレ・ソシャスイツナのオン〜オフ作動の頻
度検知回路　３・・・安全回路　１０１・・・コンプレ
ッサ　１０２・・・マグネットクラッチ　１０３・・・
コンデンサ　１０４・・・コンデンサ冷却用ファン　１
０５・・・ファンモータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　冷媒圧縮用コンプレッサ、冷媒凝縮用コンデンサ
   、冷媒減圧装置、及びエバポレータを備える冷凍サイク
   ルの、前記コンプレッサの吐出口と前記冷媒減圧装置と
   の間に装着され、前記コンプレッサの駆動用マグネット
   クラッチを断続させるための高圧カット用プレッシャス
   イッチと、 該プレッシャスイッチのオン〜オフの作動の頻度検知回
   路と、 前記オン〜オフ作動の頻度が設定レベルを越えた時、冷
   凍サイクルの安全手段を講ずる安全回路とからなる冷凍
   サイクルの制御装置。 ２）　前記オン〜オフ作動の頻度検知回路は、前記プレ
   ッシャスイッチのオン〜オフ出力を電圧に変換する平滑
   回路と該平滑回路の出力と基準電圧とを入力とする比較
   回路とからな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）　前記オン〜オフ作動の頻度検知回路は、前記プレ
   ッシャスイッチの作動検出回路と、該検出回路からの検
   出信号によりセットされるタイマと、該タイマで設定さ
   れる期間内の前記オン〜オフ作動の回数をカウントする
   カウンターと、該カウンターのカウント数が設定値以上
   か否かを判別する判別回路とからな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。