JPS6346347A - 冷媒流量制御装置 - 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〕 本発明は冷媒流量制御装置に係り、特にエアコン起動時
の冷房能力を向上させるための、冷媒流量制御装置の制
御方法に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５８−１１７９６７号に記載のよ
うに、目標過熱度と実際の過熱度との差が大きい場合に
は、制御定数を変更して膨張弁の応答を速くし、速やか
に目標過熱度に一致するように構成されているために、
熱負荷の高いエアコン起動直後には目標過熱度になるよ
うに、膨張弁の開度が大きくなるように制御されていた
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、通常、冷凍サイクルは、その停止中に高低圧
力がバランスし、圧力は、はぼ雰囲気温度に対応した冷
媒の飽和圧力になっているために。

冷凍サイクル起動直後の蒸発圧力が高い、そのため、冷
媒が気液共存状態にある前記蒸発器４の温度が下がらず
、冷房能力が不足するという問題点があった。だから冷
房装置起動直後には、膨張弁を絞り気味にした方が冷房
能力が増大する。上記従来技術は、この点について配慮
が成されていなかった。

本発明の目的は、前記冷凍サイクル起動直後の蒸発圧力
、即ち前記蒸発器４内の冷媒温度を速やかに低下させ、
もって冷凍サイクル起動直後の冷房能力を向上させるこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、冷凍サイクル起動直後のように、負荷が大
きい場合には、制御対象である前記蒸発器４の出口冷媒
過熱度の設定値を大きくすることにより、前記膨張弁開
度を絞ることで達成される。

〔作用〕

即ち、前記制御回路７は、前記熱負荷検知手段２２の出
力を取り込み、その値に基づいて、前記蒸発器出口冷媒
の目標過熱度を設定する。つまり、冷凍サイクル起動時
のように、熱負荷が大きいときは、前記設定過熱度を大
きくして、膨張弁開度を絞り気味にすることによって蒸
発圧力を速やかに下げることが出来るので、冷房能力を
向上させることができる。

〔実施例〕

以下５本発明の一実施例について、図を用いて説明する
。

第１図に、本発明による冷媒流量制御装置を含む冷凍サ
イクルの全体構成を示す、圧縮機１は、マグネットクラ
ッチ８．ベルト９．プーリ】０を　１介して、エンジン
１１により駆動される。そして、凝縮器２と、膨張弁３
と蒸発器４とで冷凍サイクルを構成している。前記膨張
弁３は、ステップモータにより弁開度が調整可能である
。

制御回路７は、マイコンを備えたもので、サーミスタセ
ンサ５，６．２２の出力を取り込み、その値に基づいて
膨張弁３と、マグネットクラッチ８を制御する。

第２図に前記制御回路７の構成を示す。この図において
、マイコン１２は、２つのサーミスタセンサ５，６．２
２と２つのプルアップ抵抗Ｒ１１゜Ｒｅ、Ｒｚｚとで分
圧された電圧を取り込み、それぞれアナログ−ディジタ
ル変換器１３，１４゜２３でディジタル信号に変換する
。そして、電圧温度変換マツプ１５，１６．２４より、
それぞれ蒸発器４の入口温度ＴｅＩと出口温度Ｔ。０と
蒸発器吸い込み空気温度Ｔ□、に変換される。尚、電圧
温度変換マツプ１５　（１６，２４，についても同様）
は下記の手順で求める。

１、サーミスタセンサの特性 ・・・・・・（１） ２、入力電圧 Ｖｉ＝ＲｔＶ／　（Ｒ８＋ＲＴ）　　　　　−−（２）
３、（１）、（２）を連立させて、Ｔについて解く Ｂ　　　（Ｖ　　Ｖｉ）　　Ｒｏ　　　２７３・・・・
・・（３） （３）式が前記電圧温度変換マツプのもとどなる式であ
る。

ところで、蒸発器４の入口では、冷媒の液相と気相が共
存しているため、Ｔ　Ｅ　ｔは蒸発器４の入口圧力にお
ける冷媒の飽和温度である。しかも、蒸発器４の出入口
の圧力差は小さいので、ＴＥｌが蒸発器４の出口圧力に
おける飽和温度と見なして大差ない、従って（Ｔｏｏ−
Ｔｅｔ）が蒸発器４の出口における冷媒の過熱度と考え
ることが出来る。そこで、マイコン１２では、電圧温度
変換マツプの出力であるＴ　ｅ　ｉ　ｙ　Ｔ　ａ　ｏか
ら（Ｔｏｏ−Ｔｅｔ）を演算し、その結果を過熱度ＳＨ
とする。そして目標とする過熱度ＳＨｏとの差ΔＳＨ＝
　（ＳＨ−８Ｈｏ）を求める。

ここで、上記の目標とする過熱度ＳＨｏとは、前記電圧
温度変換マツプ２４の出力Ｔ　ａ　ｓ　ｒ　と、タイマ
２６の出力を取り込む１橿設定手段２５により設定され
る。そのフローチャートを第４図に示す。

電圧・温度変換マツプ２４の出力から蒸発器４の吸い込
み空気の温度Ｔ、１．が３５℃よりも高いと判断される
場合には、タイマ２６の出力に基づいて、起動後の経過
時間を識し、２分以内であれば５Ｈｏ＝２０℃、２〜４
分以内であればＳＨ。

＝１０℃、４分以上であれば５Ｈｏ＝５℃とする。

Ｔａ□≦３５℃の場合にもＳＨｏ”５℃とする。

そして、上記ΔＳＨに基づいて、ＰＩ演算器１７により
ＰＩ演算を行なう。

前記ＰＩ演算は（４）式に基づくもので、演算結果は弁
開度Ｎ、を示す。

Ｋ　ｐ　、　Ｔ　ｓは制御定数 そして、パルス発生器１８では（Ｎ　ｎ　　Ｎ　ｎ　−
ｘ　）だけのパルスを発生させ、膨張弁駆動回路１９を
介して、膨張弁３のアクチュエータであるステップモー
タ３−１を回転させる。

第３図に膨張弁の構造を示す。ステップモータ３−１の
回転は、ギア３−２．３−３によって伝えられ、雄ねじ
３−４を駆動する。この雄ねじ３−４とかみ合っている
雌ねじ３−５は、前記雄ねじ３−４の回転方向に対応し
て上下する。前記雌ねじ３−５の下端に取り付けられた
円錐弁３−６は前記雌ねじ３−５と一体となっており、
前記雌ねじ３−５の動きに応じて弁開度が変わる。尚。

冷媒通路と前記２つのギア３−２．３−３を含む空間と
は、ベローズ３−７によって仕切らでいる。

そして、前出の（Ｎｎ　　Ｎｎ−ｔ）が正の場合には膨
張弁３を開く方向に、負の場合には閉じる方向に駆動す
る。このように制御することにより。

ＳＨがＳＨｏよりも大きい場合には膨張弁３を開きＳＨ
が小さくなる方向に、ＳＨがＳＨｏより小　−１さい場
合には膨張弁３を閉じＳＨが大きくなる方向に変化する
ので、最終的にＳＨＳＨｏとなって安定する。

さらに、クラッチ制御器２０では第５図に示すフローチ
ャートに基づいてマグネットクラッチ８を制御する。す
なわち、ＳＨｏとＳＨとの差が所定値ΔＳＨｏよりも大
きくなったならば１時間、Ｔ１１１ｅ　をカウントし、
Ｔ＋ｍｅがＴ’１ｓｅＯを越えたならばマグネットクラ
ッチ８をＯＦＦする。即ち。

マイコン１２の出力ポートをＨｌにし、ＴｒｌをＯＮＬ
、、常閉リレー２１のコイルに通電することによりマグ
ネットクラッチ８がＯＦＦする。そして、ＳＨｏとＳＨ
との差がΔＳＨｏより小さくなったらばＴｌｌＩｃ１を
クリアしてマグネットクラッチ８をＯＮする。第５図に
冷凍サイクル起動後の室温の変化を示す、実線が従来技
術によるもので一点鎖線が本発明によるものである。こ
の図より、本発明によれば、冷凍サイクル起動直後の冷
房能力が従来のものに勝っていることがわかる。

本実施例では、熱負荷検知センサとして蒸発器吸い込み
空気温度を検知するサーミスタセンサを使用したが熱負
荷を検知するセンサとしては、外気温センサ、車室内温
度センサ、蒸発器吸い込み空気温度・湿度センサ、エア
ミックス開度などのセンサを使ってもかまわない。

また本実施例では目標過熱度を時間と熱負荷の両方から
決めたが、第７図に示すように熱負荷のみの関数として
もよい、ただし、熱負荷を検知する方法として、冷凍サ
イクル中の冷媒の状態量を用いる場合には、運転条件（
圧縮機回転数や車速など）によってはセンサが高負荷を
示す信号を出力する可能性があるので、サイクル起動時
の高負荷信号と区別するための装置が必要となる場合も
ある。

また、本実施例では、熱負荷を検知し、熱負荷が所定値
を越えた場合のみ目標過熱度を変化させる例について説
明したが、第８図に示すように熱負荷にかかわらず、冷
凍サイクルの起動時には必ず過熱度の目標値を高くシ、
その後経過時間に基づいて該目標値を変化させてもよい
。このように構成することにより、部品点数を減らし、
制御フローを簡略化することが出来る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、冷凍サイクル起動直後の蒸発圧力、即
ち蒸発器内の冷媒温度を速やかに低下させ、もって冷凍
サイクル起動直後の冷房能力を向上させることが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は一実施例
の制御回路の構成図、第３図は一実施例の膨張弁の構造
図、第４図は一実施例によるＳＨ。 の設定法を示すフロー図、第５図は冷凍サイクル起動後
の室温変化図、第６図はマグネットクラッチ制御フロー
図、第７図、第８図は他の実施例による５Ｉ−１ｏの設
定力を示すフロー図である。 １・・・圧縮機、２・・・凝縮器、３・・・膨張弁、４
・・・蒸発器、５，６・・・温度センサ、７・・・制御
回路、１２・・・マイコン、２２・・・熱負荷センサ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．圧縮機、凝縮器、外部からの信号により開度を調整
   することの出来る膨張弁、蒸発器、及びこれらを連結す
   る配管とからなる冷凍サイクルの前記蒸発器出口冷媒の
   過熱度を検知する過熱度検知手段と、前記過熱度を設定
   値に保つように前記膨張弁に信号を与える制御部とから
   なる冷媒流量制御装置において、前記冷凍サイクルの熱
   負荷を検知する熱負荷検知手段と、前記熱負荷検知手段
   の出力に基づいて前記過熱度の設定値を変化させる過熱
   度変化手段を設けたことを特徴とする冷媒流量制御装置
   。
2. ２．特許請求の範囲第１項において、前記過熱度変化手
   段は、前記熱負荷検知手段の検知する熱負荷が所定値よ
   りも大きい場合には、前記過熱度の設定値を大きくなる
   ように構成されていることを特徴とする冷媒流量制御装
   置。
3. ３．特許請求の範囲第１項において、前記過熱度変化手
   段は、前記熱負荷検知手段の検知する熱負荷が所定値よ
   りも大きい場合には、熱負荷の増加に伴つて前記過熱度
   の設定値を大きくするように構成されていることを特徴
   とする冷媒流量制御装置。
4. ４．特許請求の範囲第１項において、前記冷凍サイクル
   の熱負荷を検知する熱負荷検知手段と、前記冷凍サイク
   ル起動後の経過時間を計測する時間計測手段と、前記熱
   負荷検知手段と前記時間計測手段の２つの出力を取り込
   み、設定過熱度を、前記経過時間が所定時間内の場合は
   前記熱負荷に基づいて、所定時間を越えた場合は前記経
   過時間に基づいて変化させる過熱度変化手段を設けたこ
   とを特徴とする冷媒流量制御装置。
5. ５．特許請求の範囲第４項において、前記過熱度変化手
   段は、前記熱負荷検知手段の検知する熱負荷が、所定値
   よりも大きい場合には、該出力に応じて前記過熱度の設
   定値を大きくし、その後前記時間計測手段の計測する時
   間の経過に応じて前記設定値を小さくして所定の設定値
   になる様に構成されていることを特徴とする冷媒流量制
   御装置。
6. ６．特許請求の範囲第５項において、前記冷凍サイクル
   起動後の経過時間を計測する時間計測手段と、前記時間
   計測手段の出力に基づいて前記過熱度の設定値を変化さ
   せる過熱度変化手段を設けたことを特徴とする冷媒流量
   制御装置。
7. ７．特許請求の範囲第６項において、前記過熱度変化手
   段は、前記時間計測手段の検知する時間の経過とともに
   前記過熱度の設定値を小さくして所定の設定値になるよ
   うに構成されていることを特徴とする冷媒流量制御装置
   。