JPS62238109A - 自動車用冷媒流量制御システム - 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〕 本発明は自動傘用空調装置に係り、特に冷凍サイクルの
冷媒流量制御システムに関する。

〔従来の技術〕

自動車用冷凍サイクルの電子制御化の一つの課題として
冷媒流量制御システムがある。このシステムはｆａ１図
に示す様に次の３つから構成される。

■　冷凍サイクル内外の圧力、温度などを検出するセン
ナ類。

■　各センサからの信号を処理し、最適冷媒流量を導き
出す演算処理回路。

■　！Ｉｋ適冷媒流量に応じた制御信号で冷媒流量を制
御する駆動回路とアクチェータ。

従来のそのシステムの駆動回路とアクチェータとして、
特許公告昭４６−４００７０．特許公告昭４６−４００
７１．特許公告昭４６−４００７２に記載のように電磁
弁を周期的に０Ｎ−ＯＦＦさせ。

そのＯＮ時間とＯＦＦ時間の比率を変えることによυ平
均冷媒流ｔを制御する方法があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の方法にあっては、コストでは、他
の方法と比べ良いのであるが、冷媒流量が大きく周期的
に変動するための配管振動の間座。

及び電磁弁の０Ｎ−ＯＦＦ回数が非常に多くなるための
電磁弁の耐久性の問題があった。

本発明の目的は、安定した冷媒流量を得ることのできる
自動車用冷媒流量制御システムを提供することにある。

〔問題点全解決するための手段〕

本発明は、圧縮機と凝縮器と受液器と膨張弁と蒸発器よ
りなる自動重用冷凍サイクルにおいて。

上記膨張弁として励磁電流に応じて弁開度が階段状の特
性となる電磁弁を用い、該電磁弁の励磁電流として矩形
波電流を供給し外部からの制御信号によυ前記矩形波電
流のデユーティ比が変る駆動回路を設け、上記自動車用
冷凍サイクル内の圧力及び温度、上記蒸発器の上流及び
下流の風の温度。

上記圧縮機の回転数、車室内温度などの検出値に応じて
前記矩数電流のデユーティ比を制御すること’に％徴と
するものである。

〔作用〕

階段電磁弁は第２図に示す構造で、この動作を説明する
と次の様になる。

■　コイル１に励磁電流電が流れていない場合。

上部バネ２によってグラ／ジャ３は下方に押しつけられ
、弁４は完全に閉じた状態となる。

■　コイル１に励磁′亀流電が少し流れた場合、プラン
ジャ３にかかる吸引力は上部バネ２の力には打ち勝つが
、下部バネ５の力には打ち勝てず。

グラ／ジャ３は浮動ストッパ６に当った位置で止ｔシ升
４は半開状態となる。

■　コイル１に励磁電流電が多く流れ九場合、プランジ
ャ３にかかる吸引力は上部バネ２と下部バネ５の両方の
力に打ち勝ち、グラ／ジャ３は浮動ストッパ６２！ｆ−
押し上げた位置で止ま多弁は全開状態となる。

この階段電磁弁を冷凍サイクルに組み込み、励磁′＃Ｉ
ｔｍＩと冷媒流量Ｇの関係全実験した一例を第３図に示
す。この様にＩｔ＜Ｉ＜Ｉ鵞でＧ＝２０に９／ｈ、Ｉｎ
＜ＩでＧ＝１００縁／ｈの安定した冷媒流量が得られる
。この階段電磁弁は低コストであるが、冷媒流量制御シ
ステムのアクチェータとしては２つの冷媒流量値では便
えない。そこで。

全開と半開及び半開と全閉のＤｕｔｙ制御を行うことで
無段階に安定した冷媒流量を得られることを実験により
実証した。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

階段電磁弁の、１）ｕｔｙ制御とは、８４図の様に励磁
＠流電を矩形流電流とし、次の式で表わされるｐｕｔｙ
比ＤＴｈ変えることで６る。

その制御部には必要冷媒流量に応じて２種類の制御のモ
ードが考えられる。

■　必要冷媒流量が半開流量以上の場合、Ｉｔ　と１２
間のＩとＩｓ以上のＩｉ交互に、繰シかえず全開−半開
１）ｕｔｙ制御。

■　必要冷媒流量が半開流量以上の１合、Ｉｔ　と工２
間のＩと０を交互に繰シかえす半開−全開Ｄｕｔｙ制御
。

この様ｉＤｕ　ｔ　ｙ制御全行った場合、冷媒がどの様
に流れるかを実験し、この結果の一例を第５図に示す。

この実験はＴ＝１００ｒｒ＋棋、Ｄ＝５０％で行ったも
ので、冷媒流ｊｌＧは励磁電流Ｉの波形と同期して変化
した。この冷媒流量の変動中をΔＧ、その平均流ｆｉｔ
Ｇとすると、ΔＧは小さく少ない方が望ましく、Ｒ，ｉ
変動率ψを次の式で定義した場合、ψ＜２０９６が実用
レベルである。

このψと周期Ｔの関係を実験し、この結果を第６図に示
す。この結果からＴが短いほどψは小さくなり、Ｔ（２
５ｍ□でψを２０％以下にできることが判った。

そこで’ｌ’＝２９ｍｓｃｘ＋とじ、Ｄｕ　ｔｙ比りと
平均流！ｌＧの関係を実験し、この結果全第７図に示す
。

この結果から全開−半開Ｄｗｔ’ｙ制御ではＧｉｎとＧ
Ｌの間で、半開−全閉Ｄｕｔ’ｙ制御ではＧＬとＯの間
でＤに比例してＧが制御できることが判った。

これらの実験結果を基づいた階段電磁弁の駆動回路の実
施例を第８．９図により説明する。

実施例は０〜５Ｖの制御信号電圧ＶＳに比例して冷媒流
量を制御することを目標とした。この場合第８図の様に
ｖＩく１ｖで半開−全閉Ｊ）　ｕ　’ｔ・ｙ制御モード
、　Ｖｓ　）　Ｉ　Ｖで全開−半開１）　ｕ　ｔ’　ｙ
制御モードにする必要がある。ま九Ｖ３とＤの関係は第
８図の様にする必要がある。

この動作をする駆動回路図を第９図に示す。この回路は
自動車用に電源電圧ＶＢを１２Ｖで作動する様に設計し
た。この回路構成は次の通シである。

■オペア／ブＡ　・・・Ｖａが１ｖよシ大きいか小さい
か判断し、モード切換えリ レーを動かす。

■オペアンプＢ　・・・Ｖ’ｓｋ増巾する。

■オペアンプαＤ・・・Ｖｓｆｆｉ増巾する。

■オペアンプＥ、Ｆ・・・三角波を発生し、その波形の
同期は２Ｑ　ｒｎＳｅｃｏ ■オペアンプＧ　・・・三角波と増巾されたＶｓｔ−比
較し、矩形波を出す。

■リレーＲＹ　　　・・・モードを切換える。

■抵抗Ｒ＋　、　Ｒ１、Ｒ，ｓ・・・階段電磁弁７に流
れる励磁電流ｉ制限する。

■トランジスタＴｒｉ、Ｔｒ２ ・・・階段電磁弁と直列の抵抗値を 切り換える。

この回路の動作１ｒ：第１０．１１図で説明すると。

ｖｓは第１０図の様な三角波となシ、このｖ６とＶ４　
ｋ比較するとｖｓの矩形波となる。そしてＶｌとＶ、ｔ
　　Ｖ、及びリレー接点位置の関係は第１１図の様にな
る。

以下、この駆動回路と階段電磁弁？用いた冷媒流量制御
システムの実施例を第１２．１３図により説明する。

このシステムの目標とするのは蒸発器１１の冷媒出口の
冷媒過熱度を常にＯとすることである。

この制御を行うため、蒸発器１１の出口に温度センサ１
２と圧力センサ１３ｔ−取り付け、このセンナの信号を
演算処理回路に入力し、駆動回路に制御信号電圧Ｖｓｔ
−出すといりものである。この演算処理のフローチャー
トを第１３図に示す。フロロ−チャート中のｆ（１））
は冷媒の圧力に対する飽和温度金求める関数である。ま
たΔＶは０．１ｖ程度の値が良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、常に安定した冷
媒流量を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷媒流１制御システムのブロック図。 第２図は階段電磁弁の縦断面図、第３図は階段電磁弁の
励磁電流対冷媒流！特性、第４図はｎｖ’ｒｙ制御波形
図、＠５図はＤＶＴ）１制御時の冷媒流量波形図、第６
図は周期対流量変動率特性図、第１図はＤｖ’ｒｙ比対
平均流量特性図、第８図は駆動回路目標特性図、第９図
は駆動回路の回路図、第１０図、′１１図は６駆動回路
作動原理図、第１２図は冷媒流計制御システムのブロッ
ク図、第１３図は演算処理回路のフローチャートである
。 １・・・コイル、２・・・上部バネ％　３・・・プラン
ジャ、４・・・弁、５・・・下部バネ、６・・・浮動ス
トッパ、７・・・階段電磁弁、８・・・圧縮機、９・・
・凝縮器、１ｏ・・・受液器、°１１・・・蒸発器、１
２・・・温度センサ、１３・・・圧力センサ、１４・・
・プロア、１５・・・ファン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、圧縮機と凝縮器と受液器と膨張弁と蒸発器よりなる
   自動車用冷凍サイクルにおいて、上記膨張弁として励磁
   電流に応じて弁開度が階段状の特性となる電磁弁を用い
   、該電磁弁の励磁電流として矩形波電流を供給し外部か
   らの制御信号により前記矩形波電流のデューティ比が変
   る駆動回路を設け、上記自動車用冷凍サイクル内の圧力
   及び温度、上記蒸発器の上流及び下流の風の温度、上記
   圧縮機の回転数、車室内温度などの検出値に応じて前記
   矩形波電流のデューティ比を制御することを特徴とする
   自動車用冷媒流量制御システム。