JPS62155120A - 自動車用空気調和装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、自動車用空気調和装置に係り、特に冷凍サイ
クルを構成する主回路に、補助空調用の副蒸発器を並設
させてなるデュアル方式の自動車用空気調和装置に関す
るものである。

〔発明の背景〕

従来の自動車用空気調和装置には、例えば実公昭５０−
１２８５３号公報に示すように、冷凍サイクルを構成す
る主回路に副蒸発器を有する補助回路を並列に配設し、
必要に応じて補助回路を主回路と共に並列運転させるも
のがある。

この種の空調装置は、補助回路側に補助回路開閉弁、例
えば電磁弁を設け、電磁弁の開閉により補助回路の作動
を制御するものであるが、この電磁弁は、一般に低圧用
のものを使用して補助回路の低圧側配管に配置されてい
た。

その理由は、補助回路配管系の高圧側よりも低圧側に電
磁弁を設けた方が、Ｗ１磁弁の流体出入口にがかる閉弁
時の冷媒圧力差が小さく、電磁弁の開閉動作を円滑に行
い得ると共に、弁開放時に生じる流体衝撃が小さいので
、弁内部や配管系に生じる衝撃音、流動音、振動等を抑
制できる利点を有するためである。

しかしながら、このような弁設置方式によれば、補助回
路の低圧側配管系が高圧側よりも管径が大きいので電磁
弁が大型化し、また、補助回路が車体のトランクルーム
付近に配置されているので。

低圧側の配管系の流体が外部気温の影響を受けて圧力変
動を起こし、トランクルームが高温状態にある場合には
、低圧側電磁弁の閉止時に過大な流体圧がかかり、その
ため、電磁弁にリリーフ弁を付加する等の配慮が必要と
なり、コスト高になる問題があった。

このような問題を改善するためには、比較的低コストな
高圧用？！！磁弁を用いて補助回路の高圧配管系に補助
回路開閉弁を配設することが望まれるが、この場合には
、既述したように、補助回路の開放時に大きな流体衝撃
が発生し、また、流体衝撃抑制を図るために弁自体を大
型化すると、結局、コスト高を回避できない問題があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、空気調和装置の円滑な運転を行い
得ると共に、主回路運転から主回路と補助回路の並列運
転に移行する時の騒音発生を抑制し、且つ低コスト化を
図り得る自動車用空気調和装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、圧縮機、主蒸発
器等を有する主回路と、副蒸発器を有する補助回路とを
具備する自動車用空気調和装置において、前記補助回路
の高圧側配管に補助回路の開閉を行なう補助回路開閉弁
を設け、更に、前記主回路及び補助回路を運転制御する
制御系には、前記主回路のみの単独運転から前記補助回
路を付加した並列運転を開始するに際して、前記補助回
路開閉弁にかかる冷媒圧力差をこの補助回路開閉弁の開
放前に前記主回路の単独運転時よりも一時的に小さくす
る冷媒圧力制御手段を設け、この冷媒圧力制御により前
記補助回路開閉弁の弁開時に生じる流体衝撃を抑制する
ようにしたものである。

このようなｔ＋９！成よりなる本発明によれば、主回路
と補助回路を並列運転させると、波列運転制御の開始前
に予め冷媒圧力制御手段が補助回路開閉弁の流体出入口
にかかる冷媒圧力差を主回路の単独運転時よりも小さく
制御するので、弁開時に生じる流体衝撃を効果的に抑制
し、その後正常な並列運転を行うことができる。

特に、主回路と補助回路の並列運転を開始する状況時に
は、通常、車室内の温度が上昇し、主回路の単独運転時
の負荷が大きくなり、補助回路開閉弁にかかる冷媒圧力
差が比較的大きくなっているが、本発明によれば、この
ような場合にも補助回路開閉弁の開放時に生じる流体衝
撃を効果的に抑制することができる６ 従って、空調装置の単独運転から並列運転に移行する際
に生じる流体ｆｒ争による衝撃音、流動音。

配管共鳴現象等を効果的に低減させ、騒音のない快適な
空調運転を行い得る。

なお、本発明による冷媒圧力制御は、主回路の単独運転
から補助回路を付加する並列運転の移行時に、常に行な
うか、または、必要に応じて冷媒圧力制御を行ってもよ
く、いずれにおいても、流動衝撃の抑制を図り得るもの
である。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づいて説明
する。

第１図は、本発明の一実施例を示す自動車用空気調和装
置のシステム図である。

同図において、１は空気調和装置の主回路で。

圧縮機２．凝縮機３．受液器４．主膨張弁５．主蒸発器
６．蒸発圧力制御弁７により構成されている。

８は補助回路であり、主回路１の受液器４と主膨張弁５
との間から分岐し、主蒸発器６と蒸発圧力制御弁７との
間に接続して、主回路１に対して並列に接続してなり、
補助回路８の高圧配管側に電磁弁９を設置すると共に、
副膨張弁１０、副蒸発器１１を順次配設しである。

補助回路８に設けた電磁弁９は、第４図の電磁弁の縦断
面図に示すように、流入口９ａと流出口９ｂとの間に、
プランジャ２２に取付けた弁２３が装着され、励磁コイ
ル１７の通電時に、磁極２４を介してプランジャ２２が
電磁吸引されて弁２３が開くようにしである。

また、電磁弁９は、弁開放により生じる流体衝撃の許容
範囲を予め定めて、この許容範囲以上の流体衝撃を発生
させる冷媒圧力差ΔＰｖが、流入口９ａと流出口９ｂと
の間にかかると、その間。

冷媒圧力差ΔＰｖがプランジャ２２の吸引力を上回り、
開弁じないように設定されている。

１２は、主回路１及び補助回路８の運転を制御する制御
系を示すもので、電源Ｖｃｃに主回路スイッチ１３．リ
レースイッチ１４及び電磁クラッチ１５の励磁コイルが
直列に接続されており、通常時においては、リレースイ
ッチ１４が閉成され、主回路スイッチ１３の開閉制御に
より圧縮機２の駆動用電磁クラッチ１５がオン、オフ制
御され、主回路１の運転・停止が制御されるものである
。

また、主回路スイッチ１３とリレースイッチ１４の間か
ら配線が引出されて、補助回路スイッチ１６及び電磁弁
９の励磁コイル１７がリレースイッチ１４及び電磁クラ
ッチ１５に対して並列に接続され、また励磁コイル１７
には、励磁コイル１７に流れる電流の変化を検出する抵
抗Ｒが直列に接続されている。

補助回路スイッチ１６は１手動スイッチ或いは車室温の
温度変化に応じて自動的に開閉制御される自動制御スイ
ッチのいずれかで構成されるもので、スイッチ１６の開
閉制御によって、１１！磁弁９の励磁コイル１７が通電
制御され、通電時に電磁弁９が開いて補助回路８が作動
するようにしである。

励磁コイル１７は、電磁弁９の通電開始時に電磁弁駆動
用のプランジャ２２が弁開動作により吸引されると、イ
ンダクタンスが変化してコイル電流Ｉｖの立上りが一時
的に負の傾きになるもので、その変化状態が電圧Ｒを介
して検出される。そして、抵抗Ｒの検出電圧が、励磁コ
イル１７と抵抗Ｒとの間に設けたタップを介して、後述
する圧縮機制御ユニット１８の微分回路１９に入力され
るようにしである。

圧縮機制御ユニット１８は、微分回路１９．圧縮機制御
回路２０及びトランジスタ２１よりなり、微分回路１９
が抵抗Ｒの検出電圧（立上り電圧）を微分し、その微分
値から圧縮機制御回路２０が電磁フｔ−９の開弁動作制
御時の作動状況を判定し、正常に弁開動作していると判
定した場合には、トランジスタ２１をオフし、弁開動作
を行っていないものと判定すると、トランジスタ２１を
オンさせるように構成されている。

トランジスタ２１のコレクタ側は、補助回路スイッチ１
６を介して電ｇ電圧Ｖｃｃに接続され、エミッタ側がリ
レースイッチ１４の励磁コイルに接続されているもので
、トランジスタ２１がオンすると、リレースイッチ１４
が開き、トランジスタ２１がオフするとリレースイッチ
１４が閉じるものである。

次に、本実施例の動作を第１図及び第２図のフローチャ
ート、第３図の動作波形図に基づき説明する。

５ｔｏｐｌ：主回路１の単独運転を行なう場合には。

主回路スイッチ１３をオン、補助回路スイッチ１６をオ
フする。この場合には、圧縮機２が稼動し、主回路１の
みで冷房運転を行なう。

５ｔｅｐ２：車室内の温度状況に応じて、主回路１の冷
房運転に併用して補助回路８の補助冷房運転を行なう場
合には、主回路スイッチ１３をオンした状態で補助回路
スイッチ１６をオンさせる。

そして、補助回路スイッチ１６をオンさせると。

電磁弁９の励磁コイル１７が通電する。この場合、冷凍
サイクルの負荷がさ程大きくなく、第３図（ａ）に示す
ように電磁弁９にかかる冷凍サイクルの高圧側（流入口
９ａ）の冷媒圧力ａと低圧側（流出口９ｂ）の冷媒圧力
すの差圧ΔＰ１が電磁弁９の開弁可能な最高作動圧力差
ΔＰａの範囲内であれば、電磁弁９のプランジャ２２が
電磁吸引され、電磁弁９が吸引され補助回路８が主回路
１と共に作動する。

第３図（１■）の状態イは、この時の励磁コイル１７に
流れる電流の変化状態をとらえた抵抗Ｒの検出電圧ＶＲ
であり、電圧ＶＲの立上り時において、経過時間ｔａ内
に立上り電圧ＶＲの傾きが一時的に負になっているのは
、電磁弁９のプランジャ２２の動きにより励磁コイル１
７のインダクタンスが変化するためである。そして、電
圧ＶＲの立上り電圧は、微分回路１９で微分され、第３
図（ＩＩ）に示すように、電圧ＶＲに一時的な負の傾き
があると、微分値（α＝ｄＶＲ／ｄｔ）がα〈Ｏの状態
になり、この微分値に基づいて、圧縮機制御回路２０が
電磁弁９の開弁を判定し、トランジスタ２１をオフ制御
する。その結果、リレースイッチ１４はスイッチ開成状
態を保持し、電磁クラッチ１５も通電状態を保つので、
圧縮機２が継続して運転を行い、主回路１と補助回路８
が並列運転を行うことになる。

５ｔｏｐ３：また、５ｔｅｐ　２と同様に補助回路８の
スイッチ１６をオンさせて電磁弁９の励磁コイル１７を
オンさせたが、冷凍サイクルの負荷が太きく、第３図（
ｒ）に示すように電磁弁９の高圧側圧力ａと低圧側圧力
すの冷媒圧力差ΔＰｚが開弁可能な最高作動圧力差ΔＰ
Ｇより大きい場合には、次の動作が行なわれる。

先ず、電磁弁９にかかる冷媒圧力差ΔＰｖによって、電
磁開閉弁９の電磁吸引力ＦＭよりも大きな閉弁力Ｆｃ　
　（Ｆｃ＞ＦＷ）が電磁開閉弁９にかかり、Ｗ１磁弁９
は開弁しない状態が生じる。

第３図（ＩＩＩ　）の状態・口は、この時の励磁コイル
１７に流れる電流の変化状態をとらえた抵抗Ｒの検出電
圧Ｖｎであり、経過時間ｔａ内に電磁弁９が開弁動作を
行なわないので、プランジャ２２は移動せず励磁コイル
１７のインダクタンスも変化せず、経過時間ｔａ内にお
いて、検出電圧ＶＲには負の傾が生じない。従って、御
分回路１９における微分値（α＝ｄＶｐ／ｄｔ）がα〉
０の状態になり、この微分値に基づき圧縮機制御回路２
０が電磁弁９の閉弁状態を判定してトランジスタ２１を
オン制御する。その結果、リレースイッチ１４が一時的
にオフして圧縮機２を一旦停止させる。そして、圧縮機
２の停止後経過時間ｔｂ内に電磁弁９の高圧側圧力が低
下し、低圧側圧力が上昇して、電磁弁９にかかる冷媒圧
力差ΔＰ２が開弁可能な最高作動圧力差ΔＰａより小さ
くなると、電磁弁９が開弁する。従って、電磁弁９を急
激に開いて、補助回路８側に冷媒を流しても、流れる冷
媒はその冷媒圧力差ΔＰｖが予め主回路１の単独運転時
よりも予め小さく制御されるので、電磁弁９に発生する
冷媒衝撃音、更に配管系に発生する冷媒流動音、冷媒衝
突音、共鳴音等を充分に低減させることができる。

電磁弁９の開弁後は、圧縮機制御回路２０を介してリレ
ースイッチ１４が再びオン制御され、圧縮機２が再稼動
されるので、主回路１と補助回路８に正常な冷媒供給が
なされ、空気調和装置が並列運転を行なうことになる。

なお、第３図（Ｖ）に示すように圧縮機２をオン−オフ
制御する経過時間ｔｂに遅延時間を設けているのは、圧
縮機２が極めて短時間にオン−オフを繰返すのを防止し
て、圧縮機２の耐久性が劣化するのを防ぐためである。

また、経過時間ｔｂ内にα〈０が発生しない場合には、
α〈０が発生するまで圧縮機２は停止したまま待機し、
αく０が発生すると電磁弁９が前述したように開弁じ、
同時に圧縮機２が再稼動する。

以上のような本実施例によれば、補助回路８の高圧側に
電磁弁９を設けて、空気調和装置をｍ独運転から並列運
転に移行させた場合にも、電磁弁９の急激な開放による
冷媒衝撃音、冷媒流動音等の騒音の発生を充分に抑制す
ることができるので、快適な空：ｆＲ運転を行い得る。

また、高圧側に電磁弁を設ける場合には、〔発明の背景
の項〕でも述べたように、低コストの高圧電磁弁を使用
することができ、しがも、最高作動圧力差へＰｏが低い
電磁弁９を使用することができるので、電磁弁９の消費
電力を小さくすることができ、且つ電磁ゴ？・９の小型
化を図り得る。

また、電磁弁９にかかる差圧ΔＰｖが電磁弁９の最高作
動圧力差ΔＰｏより小さい時に、電磁弁９が開弁すると
きには、圧縮機２を停止させずに並列運転に移行するこ
とができるので、電磁クラッチ１５や圧縮機２の耐久性
を充分に保障することができる。

第５図は、第１図の空調システムに使用する電磁弁９の
他の実施例を示すものである。同図において、第４図の
電磁弁９と同一符号は同一部分を示すものである。本実
施例は、電磁弁９のプランジャ２２と電極２４の夫々に
、弁開した時に導通する固定接点２５と可動接点２６と
を配設したものであり、既述した第１実施例のような微
分信号α＝ｄＶｎ／ｄｔを検出し判定することがなく、
電磁弁９の開閉作動状況を接点２５．２６の導通状態か
ら検出して、圧縮機制御ユニット１８′で判定し、この
判定信号に基づき電磁クラッチ１５を介して圧縮機２（
図示せず）をオン、オフ制御するようにしたものであり
、このようにしても、既述した第１実施例と同様の効果
を奏することができる。

なお、既述した各実施例は、圧縮機２を停止制御して空
気調和装置の並列運転移行時の電磁弁９にかかる冷媒圧
力差ΔＰｖを小さくしているが、本発明は、これに限定
されるものではなく、その他に、圧縮機２として吐出容
量を変化させることができる可変容量型圧縮機を用いる
場合には、圧縮機２を停止させることなく、その吐出容
量を小さく可変′ＤＩ御して、電磁弁９の開弁に際して
の冷媒圧力差ΔＰｖを小さくしてもよい。このような方
式によれば、圧縮機を停止させることがないので、更に
円滑な空調運転を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、空調装置の補助回路の
高圧配管側に運転制御用の補助回路開閉弁を設けた場合
でも、補助回路開閉弁の作動時に弁内部や配管系に冷媒
衝撃音、冷媒流動音等の騒音が生じることを防止し、快
適な空調運転を行ない得る。しかも、安価にして小型化
された高圧用開閉弁を使屈することができるので、装置
全体の低コスト化を図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム図。 第２図は上記実施例の動作状態を説明するためのフロー
チャート、第３図（Ｉ）〜（■）は上記実施例の動作状
態を示す動作波形図、第４図は上記実施例に用いる電磁
弁の縦断面図、第５図は本発明の他の実施例を示す一部
省略構成図である。 １・・・主回路、２・・・圧縮機、３・・・凝縮器、５
・・・主膨張弁、６・・・主蒸発器、８・・・補助回路
、９・・・補助回路開閉弁（電磁弁）、９ａ・・・冷媒
流入口、９ｂ・・・冷媒流出口、１１・・・副蒸発器、
１２・・・運転制御系、１３・・・主回路スイッチ、１
６・・・補助回路スイッチ、１７・・・励磁コイル、１
８・・・冷媒圧力制御手段（圧縮機制御ユニット）、１
９・・・微分回路（冷媒圧力差検出手段）、２０・・・
圧縮機制御回路、２２・・・プランジャ、２５・・・固
定接点、２６・・・可動接点、Ｒ代理人　弁理士　長崎
博男、−・１゜ （ほか１名） 電源常圧 ル乙口 酪３０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧縮機、凝縮機、主膨張弁、主蒸発器を有する主回
   路と、前記主回路の主蒸発器と並列に配設された副蒸発
   器を有する補助回路とを具備し、前記主回路の作動時に
   前記補助回路を開閉制御して前記主回路の単独運転と該
   主回路に補助回路を付加した並列運転とを行なうデュア
   ル方式の自動車用空気調和装置において、前記補助回路
   の高圧側配管に該補助回路の開閉を行なう補助回路開閉
   弁を設け、更に、前記主回路及び補助回路を運転制御す
   る制御系には、前記主回路のみの単独運転から前記補助
   回路を付加した並列運転を開始するに際して、前記補助
   回路の開閉弁の流体出入口にかかる冷媒圧力差を該補助
   回路開閉弁の開弁前に前記主回路の単独運転時よりも一
   時的に小さくする冷媒圧力制御手段を設け、この冷媒圧
   力制御手段により前記補助回路開閉弁の弁開時に生じる
   流体衝撃を抑制することを特徴とする自動車用空気調和
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記冷媒制御手段
   は、前記補助回路開閉弁の流体出入口にかかる冷媒圧力
   差の度合を検出する冷媒圧力差検出手段を有し、この冷
   媒圧力差検出手段の検出値に基づき前記冷媒圧力差が所
   定値以上に大きいと判定した場合に前記補助回路開閉弁
   にかかる冷媒圧力差を小さく制御するように設定してな
   る自動車用空気調和装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記補助回路開閉
   弁は、弁開放により生じる流体衝撃の許容範囲を予め定
   めて、この許容範囲以上の流体衝撃を発生させる冷媒圧
   力差が該補助回路開閉弁の流体出入口にかかると、その
   間、弁開不能となるように弁作動能力を設定し、更に前
   記冷媒圧力差検出手段は、前記補助回路開閉弁の弁作動
   の作動状況に基づき冷媒圧力差の度合を検出するように
   設定してなる自動車用空気調和装置。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記補助回路開閉
   弁は、電磁弁からなり、且つ、前記冷媒圧力差検出手段
   は、前記電磁弁のプランジャ動作によって変化する該電
   磁弁の励磁コイル電流を検出する抵抗と、該抵抗による
   検出電圧値を微分して前記励磁コイル電流の変化度合を
   判別する微分回路とよりなる自動車用空気調和装置。 ５、特許請求の範囲第３項において、前記補助回路開閉
   弁は、電磁弁からなり、且つ、前記弁作動検出手段は、
   前記電磁弁のプランジャに配設された可動接点と、該プ
   ランジャを吸引する磁極に配設された固定接点とよりな
   り、前記固定接点と可動接点の通電の有無から弁の作動
   状況を検出するようにした自動車用空気調和装置。 ６、特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかにお
   いて、前記冷媒圧力制御手段は、前記主回路に設けた圧
   縮機を一時的に停止させる圧縮機制御機構よりなる自動
   車用空気調和装置。 ７、特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかにお
   いて、前記冷媒圧力制御手段は、前記主回路に設けた圧
   縮機の吐出容量を一時的に小さくする圧縮機制御機構よ
   りなる自動車用空気調和装置。