JPS62158947A - 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］ 本発明は故障時の安全対策が講じられた冷凍サイクルの
制御装置に関する。

［従来の技術］ 自動車用空気調和装置の冷房用冷凍サイクルの高圧側冷
媒流路には、冷媒圧が設定レベルを超えた時オン作動す
るファンコントロールスイッチが設けられており、この
オン作動を受けてコンデンサ冷却用ファンモータが高速
回転に切替えられる。

また高圧側冷媒流路には、冷媒圧が上記の設定レベルを
超えて異常に高まった時、例えばファンモータが故障し
てコンデンサが強制冷却されなくなった時などに、コン
プレッサの駆動用マグネットクラッチをオフ作動させて
冷凍サイクルを守るだめの、高圧カット用プレッシャス
イッチが設けられている。

［発明が解決しようとする問題点］ 自動車用空気調和装置の冷凍サイクルではコンデンサ冷
却用ファンをエンジンの出力によって駆動させるのが普
通であったが、最近ではフロントエンジンフロントドラ
イブ型式の車種の普及に伴って、上記のようにファンを
モータで回転させる方法も広まっている。

従来のファンをエンジンで駆動する方式であれば、エン
ジンが止まれば冷凍サイクルも運転休止状態に入るので
問題はないが、後者の方式ではもしファンモータだけが
故障した場合にはコンプレッサは働いているので、コン
デンサの冷却能力の急落に伴って高圧冷媒流路内の冷媒
圧が異常に高まることになる。そしてこの時には前述の
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。

しかしコンプレッサが止まって、冷媒圧が急落すること
によってプレッシャスイッチは再びオンされコンプレッ
サは再稼動に入るので、以後はこのようなプレッシャス
イッチのオン−オフ作動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（第４図のグラフＡ参照）
に入り、遂にはプレッシャ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。

この様な不都合の発生を事前に回避するためには、冷媒
圧の異常上昇の検知手段を設けていたが、熱負荷の一時
的な急昇によって、冷凍サイクルが正常に働いている状
態のもとて高圧カット用スイッチが散発的にオフ作動す
ることが日常的に起こり得る。この様な場合のオフ作動
を、冷凍サイクルの故障時のオフ作動と弁別する手段を
設けないと、装置保守の面からして繁雑に耐えない対応
を強いられることになる。

本発明は冷凍サイクルに組込まれている常閉型高圧カッ
ト用プレッシャスイッチのオフ作動の原因を弁別して、
コンデンサファンモータの故障時にのみ警告を発しまた
は必要に応じて冷凍サイクルの運転を自動的に停止させ
られる装置保護機構の組込まれ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装置は、」ンプレッ
サ、コンデンサ、コンデンサ冷却用ファン、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減圧装置とを結ぶ間の高圧側冷媒流
路に装着されて、冷媒圧が異常に高い第１の圧力レベル
に達したことを検知するための第１の高圧検知手段と、
前記高圧側冷媒流路に装着されて、前記コンデンサ冷却
用ファンの作動を制御するための、前記第１の圧力レベ
ルよりは低い第２の圧力レベルに達したことを検知する
ための第２の高圧検知手段と、前記第１の高圧検知手段
の出力及び前記第２の高圧検知手段の出力を入力とし、
前記高圧側冷媒流路の冷媒圧が前記第２の圧力レベルに
達した後、更に前記第１の圧力レベルに達するまでの速
さを検知するための、冷媒圧上昇速度チェック手段と、
前記冷媒圧上昇速度チェック手段の出力を入力とし、前
記冷媒圧上昇速度が設定速度を越えた時、前記冷凍サイ
クルを保護するための出力を生ずる装置保護手段を備え
る構成を採用した。

［作用］ 上記の如き構成を備えた本発明装置は、冷凍サイクル運
転中に熱負荷が高まり、冷媒圧が次第に上昇すると、先
ず第２の圧力レベルに達した時、第２の高圧検知手段に
よってこの圧力上昇が検知される。この検知情報に基づ
いて冷媒圧上昇速度チェック手段は作動に入る。冷媒圧
が更に上昇して第１の圧力レベルに達すると第１の高圧
検知手段がこの圧力感知情報を発する。そしてこれら２
つの圧力検知手段からの情報に基づいて冷媒の圧力が第
２の圧力レベルから第１の圧力レベルに到達するまでの
速さが冷媒圧上昇速度チェック手段によって測られ、次
いでこの測られた速度と設定速度との比較が行われる。

そして冷媒圧上昇速度がこの設定速度を超えた時には、
装置の故障と判断して冷媒圧上昇速度チェック手段から
装置保護手段へ作動指示が発せられる。

［実施例］ 数丁に付図に示す実施例に基づいて本発明装置の構成を
具体的に説明する。

始めに自動車用空気調和装置を例にとって、冷房用冷凍
サイクルの一般的な構造と作動を、本発明装置が組み込
まれた冷凍サイクルのサイクル図としての第２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１０３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せる−　〇
　− 働きをもった膨張弁１０７を介在させた冷媒配管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を介して膨張
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１
０１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。このマグネットクラッチ１０２は、後述する冷
却空気の検温用サーミスタの出力を制御情報とするコン
プレッサ駆動回路Ｃによって断続制御される。

そしてファンモータ１０５が万一故障した場合には警告
信号を発し、また必要によりコンプレッサ１０１を自動
停止させるための手段として、本発明による冷凍サイク
ルの制御装置１００＾が付設されている。

次に本発明にかかる冷凍サイクルの制御装置の一実施例
を第１図によって説明する。

冷凍サイクルの制御装置１００Ａは、第１の高圧検知手
段としての高圧カット用プレッシャスイッチ１と第２の
高圧検知手段としての、冷媒圧検出用プレッシャスイッ
チであるファンコントロールスイッチ２と、これらのプ
レッシャスイッチ１及び２の出力を入力とする冷媒圧上
昇速度検知手段としての検知回路Ａと、検知回路Δの出
力を入力とする装置保護手段としての保護回路Ｂによっ
て構成されている。

高圧カット用プレッシャスイッチ１は冷凍サイクルの高
圧側冷媒流路（コンプレッサ１０１から膨張弁１０７に
迄る迄の間）１１３に介在される。冷媒圧が異常に高い
第１の圧力レベルに達したことを感知すると、常閉型の
高圧カット用プレッシャスイッチ１はオフ作動信号をコ
ンプレッサ駆動回路Ｃに送出し、この回路Ｃはマグネッ
トクラッチ１０２をオフ作動させてコンプレッサ１０１
の運転を停止させる。冷媒圧がその後第１の設定レベル
以下に低下すれば、プレッシャスイッチ１は再びオン作
動してコンプレッサ１０１の運転が再開される。

ファンコントロールスイッチ２は高圧側冷媒流路１１３
に介在される。ファンコントロールスイッチ２は冷媒圧
が前記の第１の設定レベルより低い第２の設定レベルを
超えて高まった時、オン作動してコンデンサファンモー
タ１０５のアース回路をモータの低速回転用の抵抗１１
４を介さずに接地させることによって、ファンモータ１
０５を旧で駆動しコンデンサ１０３の冷媒冷却能力が向
上される。

検知回路Ａは、一方の端子が電源４０に、また他方の端
子がＮＯＴ回路４に接続された高圧カット用プレッシャ
スイッチ１と、一方の端子がアースされ他方の端子がタ
イマ３及びファンモータ１０５を介して電源４０に接続
されたファンコントロールスイッチ２がそれぞれ入力信
号源として備えられている。５はタイマ３及びＮＯＴ回
路４からの出力を入力とするＡＮＤ回路、６はへＮＤ回
路５の出力を維持させるためのホールド回路である。

保護回路Ｂはホールド回路６からの入力によってオン作
動するトランジスタ７と、トランジスタ７によって点灯
される警告ランプ８を備えている。

また前述のコンプレッサ駆動回路Ｃは常閉型の高圧カッ
ト用プレッシャスイッチ１を介して車載バッテリ電源４
０から給電を受ける。この回路にはエバポレータ１０８
の出口側冷Ｊ！１ｍ度を検出するための検温用サーミス
タ２２と、サーミスタ２２によって検知された温度と設
定温度との比較器２３と、比較器２３の出力を入力とし
、マグネットクラッチ１０２の断続を司どるクラッチリ
レー２１　（２１ａはその接点）を開閉させるためのト
ランジスタ２４が組込まれている。

次に上記実施例の作動について、上記の各回路構成要素
の作動タイムチャートとしての第３図、ファンモータ１
０５が故障した場合の高圧カット用プレッシャスイッチ
１の作動及び冷媒圧の変動の有様を示した第４図、並び
にファンモータ１０５が故障していない時の冷凍サイク
ルの運転中の冷媒圧の変動の様子をファンコントロール
スイッチ２のオン−オフ作動との関連において模式的に
示した第５図を参照しながら説明する。なお第３図の破
線グラフはファンモータ１０５が故障していない場合を
、また実線は故障した場合をそれぞれ示している。

先ずコンデンサ冷却用ファンモータ１０５が故障してい
ない正常運転状態のもとではコンデンサ１０３はファン
１０４の働きによって通常の運転時に発生する熱負荷に
対しては充分追従できる冷却能力を備瓦ている。そして
たまたま停車中に長時間レーシングを行うなどして冷媒
圧を異常に高めさせる様な状態に置かれたとしても、フ
ァン１０４による冷却作用によって冷媒圧は第５図中の
２点鎖線グラフＢに描かれている様に比較的ゆるやかに
時間を掛けて上昇し、やがて高圧カット用プレッシャス
イッチ１がオフされる。第１の圧力レベルに達したとし
ても、この様な運転条件は短時間しか持続しないので、
プレッシャスイッチ１は間もなくオン状態に戻る。また
アイドリンク時の様に冷媒圧が高まりやすい条件下でも
、冷媒圧は第１の圧力レベルに達しないある程度高い圧
力をほぼ一定に保ちつづけるグラフＣに描かれた推移を
たどるものである。通常の走行中運転であればグラフＤ
に示されている様に、第２の圧力レベルの近辺をゆるや
かに上下する圧力推移をたどる。

上記の様にしてプレッシャスイッチ１がオフされた時の
検知回路Ａの出力、この実施例ではホールド回路６の出
力の有無について、第３図のタイムチャートを参照しな
がら説明する。高圧カット用プレッシャスイッチ１のオ
フ作動に先立って、まずファンコントロールスイッチ２
が第２の圧力レベルを感知してファンモータ１０５を旧
で駆動させるべくオン作動する。このオン作動信号を受
けてタイマ３はセットされ、設定時間Ｔ３までの間出力
を送出する。その後冷媒圧が第１のレベルにまで上昇す
るとプレッシャスイッチ１はオフ作動し、８０１回路４
から出力が６８０回路５に送出されるが、既に説明した
様に冷媒圧がスイッチ１をオフさせる第１のレベルまで
上昇するまでには比較的長い時間Ｔ４が経過しており、
このＴ４はタイマ３の作動終了時Ｔ３より遅れるので、
この時タイマ３からのＡＮＤ回路５への入力はとだえて
おり、ＡＮＤ回路５（及びホールド回路６）からは出力
が生ぜず、従って高圧カット用プレッシャスイッチ１が
オフ作動したにもかかわらず、装置保護手段としての保
護回路Ｂへの入力はなく、警告ランプ８の不必要な点灯
が防がれる。

次にコンデンサ冷却用ファンモータ１０５が万一故障し
た場合には、ファン１０４の機能が停止するためにコン
デンサ１０３による冷媒冷却能力は極端に低落するので
、冷媒の圧力は第４図に描かれている様に急激に上昇し
てほとんど数秒を経ないうちに第１の圧力レベルに達し
てしまい、高圧カット用プレッシャスイッチ１はオフ作
動する。それに伴ってコンプレッサ１０１が回転を止め
ると冷媒圧は急速に低下するので、プレッシャスイッチ
１は再びオン作動する。そして以後はこの様なスイッチ
のオン−オフ作動が頻繁に繰返されるいわゆるハンチン
グ状態に入り、プレッシャスイッチ１が破壊されたり冷
凍サイクル全体が高い冷媒圧によって脆損される恐れが
生じてくる。そしてこの様な状態に陥った時始めて装置
保護手段としての保護回路Ｂが作動することになる。

第３図のタイムチャートを参照しながら保護回路Ｂが作
動に入る過程を説明すると、前記同様に冷媒圧が第２の
レベルに達すると、ファンコントロールスイッチ２がオ
ンされてタイマ３がカウントを開始する（Ｔ１）。この
カウントは時間Ｔ３が経過するとカウントを終えるが、
前述の様にそれ以前の早い時期Ｔ２に高圧カット用プレ
ッシャスイッチ１がオフされることによって８０１回路
４から出力が送出される。従ってこの時へＮＯ回路５は
その２つの入力端子、即ちタイマ３と８０１回路４から
の入力端子に同時に入力される。そしてＡＮＤ回路５の
出力はホールド回路６によって維持される。このホール
ド回路６からの入力を得てトランジスタ７がオン作動す
ることによって警告ランプ８が点灯される。この実施例
ではタイマ３に代えて遅延回路を用いることもできる。

第６図は第２実施例装置１００Ｂとしての電気回路図で
あり、第１実施例の回路と異なる点は警告ランプ８の点
灯と同時にマグネットクラッチ１０２をオフ作動させる
点にある。１１は常閉型のクラッチリレーであって、ホ
ールド回路６からの入力によりトランジスタ７が導通さ
れることによってリレー接点１１ａがオフされコンプレ
ッサ１０１が停止する。

第７図は第３実施例装置としての電気回路の部分図であ
って第１または第２実施例回路と異なる点は、第１の高
圧検知手段としての高圧カット用プレッシャスイッチ１
と第２の高圧検知手段としてのファンコントロールスイ
ッチ２の機能を、１つの圧力センサ１２と、比較機能を
備えるセンサ用アンプ１３とによって代替させた点にあ
る。

圧力センサ１２は冷媒圧力の大きさに比例した電気信号
をセンサ用アンプ１３に入力し、アンプ１３は冷媒圧が
第２のレベルを超えた時、タイマ３に出力を送出し、ま
た冷媒圧が第１の圧力レベルを超えた時、ＮＯＴ回路４
に出力を生じさせる。タイマ３及びＮＯＴ回路４の出力
を入力とするＡＮＤ回路５以降の回路構成は前記したそ
れと異ならない。図中に記号Δ２を付した回路は冷媒圧
上昇速度検出手段部分に当る。

上記実施例は自動車用空調装置に組み込まれる冷凍サイ
クルについて説明されているが、もちろんその他の様々
な目的に使われる冷凍サイクルにも適用できる。また実
施例に示された装置の回路構成はあくまでも実施態様の
例示にとどまるものである。

［発明の効果］ ＝　１９− 上記の如き構成を備えた本発明装置は、冷凍サイクルの
高圧側冷媒流路に組込まれているコンデンサ冷却ファン
の作動用の第２の高圧検知手段が、第２のレベルの圧力
を検知した後、更に第１の高圧検知手段が第２の圧力レ
ベルより高い第１のレベルの圧を検知する事態が発生し
た場合でも、第２の圧力レベルから第１の圧力レベルに
まで冷媒圧が高まる速さが設定速度以下であれば、装置
保護手段は働かない。そしてこの様な冷媒圧上昇速度が
設定レベルを超えて高まり、装置が真実危険な状態に陥
った時に初めて装置保護手段が作動して装置の安全を守
ってくれる。従って装置にとって危険を伴わない一時的
な冷媒圧の異常上昇に対しても装置保護手段がその都度
働くことによる、装置保守のための対応のわずられしさ
を避けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１実施例装置の回路図、第２図
は冷凍サイクルの例示図、第３図〜第５図は装置の作動
説明図である。 第６図は第２実施例装置の回路図である。 第７図は第３実施例装置の回路図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）コンプレッサ、コンデンサ、コンデンサ冷却
   用ファン、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減圧装置とを
   結ぶ間の高圧側冷媒流路に装着されて、冷媒圧が異常に
   高い第１の圧力レベルに達したことを検知するための第
   １の高圧検知手段と、 （ｂ）前記高圧側冷媒流路に装着されて、前記コンデン
   サ冷却用ファンの作動を制御するための、前記第１の圧
   力レベルよりは低い第２の圧力レベルに達したことを検
   知するための第２の高圧検知手段と、 （ｃ）前記第１の高圧検知手段の出力及び前記第２の高
   圧検知手段の出力を入力とし、前記高圧側冷媒流路の冷
   媒圧が前記第２の圧力レベルに達した後、更に前記第１
   の圧力レベルに達するまでの速さを検知するための、冷
   媒圧上昇速度チェック手段と、 （ｄ）前記冷媒圧上昇速度チェック手段の出力を入力と
   し、前記冷媒圧上昇速度が設定速度を越えた時、前記冷
   凍サイクルを保護するための出力を生ずる装置保護手段
   を備えることを特徴とする冷凍サイクルの制御装置。 ２）前記高圧側冷媒流路の冷媒圧上昇速度チェック手段
   は、前記第２の高圧検知手段からの出力によつてセット
   されるタイマと、前記第１の高圧検知手段とのそれぞれ
   の出力が同時に入力された時に出力を生ずる電気回路で
   あ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）前記高圧側冷媒流路の冷媒圧の高・下に比例したレ
   ベルの出力を生じる一つの圧力センサが、前記第１の高
   圧検知手段と前記第２の高圧検知手段の役割を兼ね備え
   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。 ４）前記高圧側冷媒流路の冷媒圧上昇速度チェック手段
   は、前記圧力センサの出力を入力とし、前記高圧側冷媒
   流路の冷媒圧が前記第２の圧力レベルを越えた時、前記
   電気回路のタイマに出力を送出し、前記第１の圧力レベ
   ルを越えた時、前記第１の高圧検出手段の出力に相当す
   る出力を前記電気回路に送出する圧力センサアンプを備
   えることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の冷凍
   サイクルの制御装置。 ５）前記装置保護手段は、前記冷媒圧上昇速度チェック
   手段の出力により点灯する警告ランプであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに
   記載の冷凍サイクルの制御装置。 ６）前記装置保護手段は、前記冷媒圧上昇速度チェック
   手段の出力により前記コンプレッサへの駆動力伝導用マ
   グネットクラッチをオフ作動させるための常閉型クラッ
   チリレーであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第４項のいずれかに記載の冷凍サイクルの制御装
   置。