JPH0278858A - 冷凍サイクル制御装置 - 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、冷凍サイクルの制御装置に関し、特に蒸発器
から圧縮機にかけての冷媒の温度または過熱度に基づき
圧縮機の能力を調節し、蒸発器から圧縮機にかけての冷
媒の圧力に基づき膨張弁で膨張される冷媒量を調節する
冷凍サイクル制御装置に関する。

〔従来の技術〕

一般的に、自動車用空気調和装置（以下「エアコン」と
略す）等には、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を備
えた冷凍サイクル装置が用いられている。この装置は、
冷媒を上記順序で循環させて室内空気と蒸発器とで熱交
換を行い、室内を冷却する。

このような装置は、室内の温度（あるいは湿度）を快適
な状態に維持するために、室内の温度（湿度）状態に応
じてその能力を制御しなくてはならない。このエアコン
の負荷変動に対する制御システムの一つに、従来、次の
ような装置が考案されていた。

即ち、■高負荷時は蒸発器から圧縮機にかけての冷媒の
温度または過熱度が比較的高いので、その冷媒の過熱度
に応じて膨張弁にて膨張される冷媒量を制御し、■低負
荷時には蒸発器圧力が一定値以下とならぬように制御し
、フロストを防止するため、蒸発器上流の冷媒蒸気圧に
応じて膨張弁にて膨張される冷媒量を制御する装置が知
られている（特開昭６１−７０３５５号）。この装置は
冷媒蒸気圧を蒸発器上流で捉えていることから、一般に
用いられている「蒸発圧力は圧縮機の能力調整で行う冷
凍サイクル制御システム」に比較して、蒸発ＢＳ及び配
管による圧力損失の影響を考慮することなく、冷凍サイ
クルを制御できる特徴も有する。

（発明が解決しようとする課題〕 上記■の場合は、膨張弁が過熱度を制御するので液状の
冷媒が圧縮機に戻ることはない。しかし、上記■の場合
は、蒸発器から出てくる冷媒の過熱度については全く制
御外であるので、液状の冷媒が圧縮機に戻る場合がある
。即ち、熱負荷の低下と共に膨張弁開度は大きくなり、
それにより冷媒圧力を保とうとするため、圧縮機に液状
冷媒が戻り、消費動力上昇、更には液圧縮による圧縮機
の破損にもつながる場合がある。

本発明は、上記問題点を解決することを目的とするもの
であり、圧縮機の能力を、蒸発器から圧縮機にかけての
冷媒の温度または過熱度に基づいて調節することにより
上記欠点をカバーし、負荷に応じた適切な冷房状態へ精
密に制御できる冷凍サイクル制御装置を提供するもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記問題を解決するためになされた本発明は、少なくと
も圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を冷媒の流れに沿
って順に配備した冷凍サイクルに対する制御装置であっ
て、 蒸発器により発生する冷媒蒸気の圧力に基づいて膨張弁
にて膨張される冷媒量を調節する冷媒圧力制御手段と、
。

蒸発器から圧縮機にかけての冷媒の温度または過熱度に
基づいて圧縮機の能力を調節する過熱度制御手段と を備えたことを特徴とする冷凍サイクル制御装置を要旨
とする。

〔作用〕

上述した本発明の構成では、冷凍サイクルの冷凍能力に
比較的大きな影響を与える蒸発器における冷媒蒸気の圧
力（蒸発圧力）がその蒸発器の上流に設けられる膨張弁
からの冷媒流量により調節され、またその冷媒の過熱度
または温１度は、圧縮機の能力により調節される。

このように蒸発圧力と、冷媒過熱度または温度とが共に
好ましい状態に調節されているので、広い負荷範囲にわ
たり冷凍サイクルを適正に運転することができ、圧縮機
へ液体状の冷媒が吸入されたりすることがなく、無駄な
エネルギー消費の低減などが図られる。

〔実施例〕

次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第１図は一実施例としての自動車用エアコン装置
を示す。

本装置の冷凍サイクルは、可変容量圧縮機１、凝縮器３
、レシーバ５、可変開度膨張弁７、及び蒸発器９から構
成されている。可変容量圧縮機１及び可変開度膨張弁７
以外の機能は一般的なものであり、構成も公知であるの
で、それ自身の説明は省略する。

可変容量圧縮機１について第２図に基づいて説明する。

アルミニウム合金製のハウジング１１は内部にシリンダ
空間１３を複数箇所互いに並列に形成している。ハウジ
ング１１の側面には、圧力室ハウジング１５が配設され
ており、この圧力室ハウジング１５とハウジング１１と
によりシャフト１７が回転自在に支持されている。即ち
、ハウジング１１に軸受１９が圧入され、この軸受１９
によりシャフト１７が回転自在に支持される。シャツ１
−１７の他端は、軸受２１によって回転支持される。

また、シャフト１７と圧力室ハウジング１５との間には
、シャフトシール２３が配設されており、このシャフト
シール２３により、圧力室２５内の冷媒及び潤滑油が、
シャフト１７外周に沿って外部に漏れることが防止され
る。シャフト１７には、ビンガイド２７が固定されてお
り、ビンガイド２７はシャフト１７と一体に回転する。

このビンガイド２７には、ピン２９が連結しており、こ
のピン２９によりワッブル３１がビンガイド２７に連結
される。従って、ワッブル３１の一面には、ベアリング
３３が配設されており、このベアリング３３を介して、
斜板３５が回転可能な状態で保持されている。従って、
ワッブル３１の回転揺動運動の内、回転運動はベアリン
グ３３によって逃され、斜板３５は、圧力室２５内で揺
動運動のみ行う。斜板３５の揺動運動は、コンロッド３
７を介し、ピストン３９に連結される。

ピストン３９は、シリンダ１３内に往復摺動可能に配設
されるものであり、このピストン３９の背面には、連結
凹部４１が形成されており、この凹部４１にコンロッド
３７先端のボール４３が配設される。尚、ボール４３は
、保持板４５によって保持される。コンロッド３７の他
端にもボール４７が形成されており、このボール４７は
保持板４９を介して斜板３５に回動可能な状態で保持さ
れる。

ここで、ワッブル３１はピン２９によって連結されてい
るものであるため、ワッブル３１はシャフト１７に対し
て傾斜可能である。そのため、斜仮３５の傾斜角もワッ
ブル３１の傾斜角変動に応じて可変とされる。斜板３５
の傾斜角変動は、ひいてはピストン３９の往復ストロー
クの変動となる。尚、斜板３５が揺動運動のみ行い回転
運動は行わないようにするため、ハウジング１１と圧力
室ハウジング１５との間には支持棒５１が配設されてい
る。この支持棒５１が斜１反３５の連結部５３と摺動自
在に係合しており、従って、斜板３５は支持棒５１に沿
った移動のみを行うことになる。

尚、ハウジング１１及び圧力室ハウジング１５の外周面
には、それぞれ連結穴５５が形成されており、この連結
穴５５を介し、圧縮機１は自動車走行用エンジン５６に
直接固定されている。

ハウジング１１の一端には、サイドプレート５７が配設
されており、更にこのサイドプレート５７の外方には、
サイドハウジング５９が配設されている。このサイドハ
ウジング５９内には吸入室６１及び吐出室６３が形成さ
れている。吸入室６１は、サイドプレー［・５７に形成
された吸入室６５を介してシリンダ１３に連通している
。吸入孔６５のシリンダ１３側には吸入弁６６が配設さ
れ、吸入室６１からシリンダ１３方向への冷媒の流れの
み可能としている。

吐出室６３は、サイドプレート５７に形成された吐出孔
６７を介して、シリンダ１３と連通している。そして、
吐出孔６７の吐出室６３側には、吐出弁６９が配設され
、シリンダ１３から吐出室６３方向への冷媒の流れのみ
可能としている。

尚、吸入室６１は蒸発器９からの冷媒を受は入れ、吐出
室６３は凝縮器３へ冷媒を供給している。

サイドハウジング５９内には、更にベロフラム収納室７
１が設けられ、このベロフラム収納室７１内には、スー
パーヒート弁（以下ＳＨ弁という）７３のプロフラム７
５が納められている。ヘロフラム７５は作動棒７７によ
り球弁７９に連結している。この球弁７９は中間室８１
に位置している。

ベロフラム７５内には、コイルばね８２が収納され、更
に冷凍サイクルの冷媒と同じ冷媒（例えばフロンＲ−１
２）が飽和状態にて封入されている。プロフラム収納室
７１内は上記吸入室６１と同じ冷媒圧力下にあり、蒸発
器９からの冷媒の過熱度（ＳＨ）が上昇すると、ベロフ
ラム７５内の冷媒がその過熱度の影響を受けてその上昇
分だりベロフラム７５内の圧力が相対的に上昇する。即
ち、過熱度（ＳＨ）によって伸縮を行う。このヘロフラ
ム７５の伸縮により球弁７９が図面に沿った上下方向に
移動し、吐出室６３と中間室８１との間の連通孔８３の
開度制御を行う。この中間室８１は連通孔８５．８７．
８９を介して圧力室２５へ連通している。更に圧力室２
５は連通孔９１を介してベロフラム収納室７Ｉへ連通し
ている。

尚、上記シャフト１７には電磁クラッチ９３が連結され
、外部からの信号に応じて、エンジン出力の伝達を継断
する。

上述のごとく構成された可変容量圧縮機１の動作を説明
する。外部からの信号により電磁クラッチ９３が接続さ
れると、エンジン５６の回転駆動力が電磁クラッチ９３
を介してシャフト１７に伝達される。このシャフト１７
の回転にともない、ワッブル３１が回転揺動運動を行い
、かつ斜板３５が揺動運動を行う。斜板３５の揺動運動
は、コンロッド３７を介してピストン３９に伝達され、
ピストン３９はシリンダ１３内で往復運動する。

ピストン３９の往復運動にともない、ピストンの吸入行
程では、吸入弁６６を押し開いて吸入室６１内の低圧冷
媒が吸入孔５６よりシリンダ１３内に吸入される。また
、ピストン３９の圧縮行程では、シリンダ１３内の冷媒
が圧縮され、所定圧以上になると、冷媒は吐出弁６９を
押し開いて、吐出孔６７より吐出室６ｉに吐出される。

吐出室６３内に吐出された高圧冷媒は、次いで凝縮器３
へ導かれる。

この圧縮機１の吐出容量は、斜板３５の傾斜角の変化に
より可変とされる。この傾斜角は圧力室２５内の圧力に
応じて変動する。即ち、圧力室２５内の圧力が高くなる
と、ピストン３９の背面に加わる圧力も高くなり、その
結果、ピストン３９が上死点よりあまり後退しなくなる
。このように圧力室２５内の圧力が高くなれば、斜板３
５の傾斜角は小さくなり、かつピストン３９の往復スト
ローフも小さくなる。

このストロークを可変とするための圧力室２５内の圧力
コントロールは前出のＳＨ弁７３の作用で行われる。蒸
発器９から圧縮機１にかけての冷媒の過熱度（ＳＨ）が
小さくなると、即ち、冷媒温度が下がったり、冷媒圧力
が上がったりした場合、ベロフラム７５の内部の圧力が
低下するか、または外部の圧力が上昇して、ベロフラム
７５が縮み、球弁７９が第２図下方に移動する。その結
果、吐出室６３と圧力室２５との連通量が増加し、圧力
室２５内の圧力が上昇して、圧縮機１の吐出容量は小と
なる。このとき連通孔９１は絞りの役目をして圧力室２
５内の圧力が直ちに低圧側に抜けるのを防止している。

逆に過熱度（ＳＨ）が大きくなると、即ち、温度が上が
ったり、圧力が下がったりした場合、ベロフラム７５の
内部の圧力が上昇するか、または外部の圧力が低下して
、ベロフラム７５が膨らみ、球弁７９が上方へ移動する
。その結果、吐出室６３と圧力室２５との連通量が減少
しあるいは完全に閉塞される。このとき連通孔９１は圧
力室２５内の圧力を低圧側に逃すので、圧力室２５内の
圧力が低下し、圧縮機１の吐出容量は大きくなる。

こうして過熱度（ＳＨ）に応じて吐出容量を可変とする
ことができる。

蒸発器９における蒸発圧力を制御する可変開度膨張弁７
について第３図に基づいて説明する。膨張弁７の略し字
状のバルブボディー１０１の一端側には冷媒の入口ポー
ト１０３が設けられ、次いで他端に向かって、オリフィ
ス１０５、球弁１０７、それを！！置し固定する弁体１
０９、この弁体１０９をオリフィス１０５側へ付勢する
プレッシャスプリング１１１、中央に貫通孔１１２を有
するスプリングリテーナ１１３及び冷媒の出口ボート１
１５が設けられている。この出口ボート１１５には蒸発
器９への配管１１７が連結されている。

またバルブボディー１０１の曲折部分には、ダイヤフラ
ム室１１８が設けられ、圧力応動部材である上側ダイヤ
フラム１１９、下側ダイヤフラム１２１、このダイヤフ
ラム１２１の動きを弁体１０９に伝えるための作動環１
２３、この作動環１２３をダイヤフラム１２１に一体化
するための取付部材１２５、上部カバー１２７を備えて
いる。

上部カバー１２７と上側ダイヤフラム１１９との間が上
部ダイヤフラム室１２９を、下側ダイヤフラム１２１と
バルブボディー１０１との間が下部ダイヤフラム室１３
１を、両ダイヤフラム１１９．１２１の間が不活性ガス
室１３３を構成している。

この内、上部ダイヤフラム室１２９には、公知の感熱筒
７ａから、蒸発器９の冷媒出口部分の冷媒は温度変化に
応じたガス圧が、キャピラリチューブ１３５により伝達
されている。従って、感熱筒７ａが検出した冷媒温度に
基づくガス圧と、出口ボート１１５側から与えられる蒸
発器９上流の冷媒蒸発圧力とのバランスにより球弁１０
７の開度が調節される。尚、感熱筒７ａ内のガスはフロ
ンガス（Ｒ−１２）が用いられている。

蒸発器９には、室内空気と蒸発器９内の冷媒と熱交換さ
せるためのプロアファン１３７が設けられている。この
吹き出し量は、ダツシュボードに備えられた操作パネル
１３９のスイッチ群を操作設定することによりプロアモ
ータ１３７ａの回転速度が調節される。また、凝縮器３
はクーリングファン１４１により冷却されている。

上記操作パネル１３９の設定信号ＳＷは、制御回路１４
３に、入力される。制御回路１４３は、設定信号ＳＷに
応じた指令信号を出力し、電磁クラッチ９３のオン・オ
フを制御する。

次に本実施例装置の動作を説明する。

操作パネル１３９のエアコンスイッチが投入されると、
制御回路１４３が作動してクラッチ９３を接続する。す
るとエンジン５６の駆動力にて圧縮機１が回転し始める
。こうして冷媒の循環が始まる。

■エアコン運転開始後、しばらくの間は、蒸発器９に与
えられる熱負荷の方が冷却能力よりも大きいので、冷媒
を十分に供給する必要がある。実際に、この状態では過
熱度（ＳＨ）が高く、圧縮機１のＳＨ弁７３は十分に伸
長しており、球弁７９は完全にオリフィス８３の開口部
分を閉塞している。従って、圧縮機１の圧力室２５は十
分低圧となっており、１００％の吐出能力を示す。

また、膨張弁７側の感熱筒７ａによって感知される冷媒
温度は高く、筒内封入ガスは膨張して、そのガス圧がキ
ャピラリーチューブ１３にて膨張弁７の上部ダイヤフラ
ム室１２９に供給される。

ガス圧は、まず上側ダイヤフラム１１９を押し下げる。

これにより不活性ガス室１３３の圧力が上昇し、下側ダ
イヤフラム１２１及び取付部材１２５を冷媒圧力に抗し
て押し下げる。この取付部材１２５に連動して、作動環
１２３は弁体１０９を押し下げる。従って、高負荷時の
冷媒過熱度の高さに対応して球弁１０７とオリフィス１
０５との間が大きく開いており、蒸発器９への冷媒供給
量が大きくなっている。

不活性ガス室１３３に封入された窒素ガスのような不活
性ガスのガス圧は、この場合、２．０　ｋｇ　／ｃｒｆ
ｌＧに設定されており、下側ダイヤフラム１２１には、
感熱筒７ａ内の封入ガス圧に、この２．０　ｋｇ／ｃＩ
（Ｇが加わったガス圧が及ぶ。

■エアコンの運転の継続によって、蒸発器９が十分に冷
却仕事を推進させて、車室内の気温が低下して、低負荷
側に移ってくると、冷媒供給にも余裕が生じてくるので
、蒸発器９の出口において感熱筒７ａが感知する冷媒温
度は次第に低下する。

本膨張弁７では、過熱度（ＳＨ）が１０°Ｃ（圧力によ
って異なるが冷媒温度では通常７°Ｃ相当）に達すると
、封入されているフロンガスの体積減少に伴って、上側
ダイヤフラム１１９が、蒸発器９上流の冷媒圧力を、不
活性ガス室１３３を介して下から受けて上昇し、上部カ
バー１．２７に突き当たってその動きが固定される。即
ち、冷媒過熱°Ｃ（ＳＨ）が１０°Ｃ（通常の状態で冷
媒温度７　”Ｃに相当）以下になると、温度作動式膨張
弁としての機能が失われることになる。

従ってこの場合には、上側ダイヤフラム１１９は休止状
態となり、下側ダイヤフラム１２１のみが自身の上側・
下側のガス圧変動に基づいて上下動し、作動環１２３を
介して球弁１０７とその弁座（オリフィス１０５開口部
分）との間隙を調整する。即ち、低負荷の場合、膨張弁
７は定圧膨張弁としての機能を発揮する。

実際、本膨張弁７では、閉弁用のプレッシャスプリング
１１１の作動圧は０．２　ｋｇ　／　ｃ＋＋ｔに設定さ
れており、下側ダイヤフラム１２１の上部の不活性ガス
室１３３は２．０　ｋｇ／ｃｆｆｌ　Ｇのガス圧である
ので、膨張弁７は弁下流に位置する蒸発器９内のガス圧
（特に蒸発器９の上流側の冷媒圧力）が１．８ｋｇ／Ｃ
ＩＩＩＧ以下に低下したとき、開弁するよう構成されて
いる。従って、常に蒸発器９内の冷媒蒸気圧が１、８　
ｋｇ／ｃｉ　Ｇ以下に低落す盃ことを防止する役割を果
たすのである。１．８　ｋｇ／　ｃ＋ｆｌ　Ｇを上回れ
ば、即ち、高負荷時には再び温度式膨張弁となる。

上述したように、本膨張弁７は高負荷時には冷媒過熱度
（ＳＨ）に応じてその開度を調節できるが、低負荷時で
は定圧膨張弁として作動するため過熱度（ＳＨ）は制御
していない。低負荷時における過熱度制御は、前述した
ごとく圧縮ｍ１のＳＨ弁７３が過熱度（ＳＨ）に応じて
吐出容量の制御を行うことにより実行されている。

即ち、低負荷時には、前述したごとく過熱度（ＳＨ）が
高くなれば、圧縮機１の吐出容量が増加して、蒸発器９
側の冷媒を大量に取り込む。このため１発器９側の圧力
が低下しようとするが膨張弁７が一定圧に調整しようと
して開度を大きくし、冷媒流量を増加させる。従って、
蒸発器９での吸熱量が増加するので負荷増大に対応でき
る。

その逆も、過熱度（ＳＨ）が低くなれば、圧縮機１の吐
出容量が減少して、冷媒の取り込み量が減少する。この
ため圧力が上昇するので、膨張弁７が冷媒流量を減少さ
せ、負荷の減少に対応させる。

尚、膨張弁７により保持される圧力は、その圧力下の飽
和温度がフロスト現象を生じさせないような圧力値に設
定しである。従って、熱負荷が低下（ＳＨ＝Ｏ°Ｃ）Ｌ
、圧縮機１が最小容量となった後にも、クラッチ９３の
オン・オフを繰り返して圧縮機１の能力を調整する必要
がない。例えばフロンＲ−１２であれば、２．１　ｋｇ
／ｃ＋ｆｌ　Ｇの圧力下では飽和温度は０°Ｃになるの
で、２．１　ｋｇ／　ｃ＋ｆｌ　Ｇ前後の圧力で一定に
なるように膨張弁７を調整しておけばよい。本実施例で
は前述のごと＜１．８ｋｇ／ｃＩｉｌＧであり、この程
度ならばフロスト現象は生じない。

以上詳述したごとく、特に精密な制御を必要とする低負
荷にて、膨張弁７が蒸発器９人口側における冷媒蒸気の
圧力に応じてその圧力を一定化するように作用し、圧縮
機１は蒸発器９の出口側、即ち圧縮機１の入口側の過熱
”ｃ（ＳＨ）により冷媒吐出容量調整するように作用し
ている。

従って、冷凍サイクルの能力を負荷の変動に対処して精
密に制御することができる。しかも圧力検出が蒸発器９
の上流であることから、従来一般に実施されているよう
に圧縮機で圧力制御するよりも、冷媒流量変動による圧
力損失の影響を受けにくい。つまり、−層正確な冷媒蒸
発圧力制御を実現することができる。そのため、冷凍サ
イクルの冷房能力不足やフロスト現象が一層発生しにく
くなる。特に自動車用冷凍サイクルにあっては圧縮機１
をエンジンルーム内に設置しなければならないため、蒸
発器９から圧縮機１にかけての配管の圧力損失が大きい
。これに対して膨張弁７は蒸発器９の間近に設けること
ができるため、配管の圧力損失の影響をあまり受けるこ
となく、蒸発圧力を所定の値に調節できる。

本実施例では、冷媒蒸発圧力及び冷媒過熱度の調整は機
械的制御機構によって実施されたが、圧力センサや温度
センサを設けて、電子制御回路にて、冷媒蒸気圧力や過
熱度を検出・演算し、電磁弁にて膨張弁７の開閉や圧縮
機１の吐出容量を調整するようにしてもよい。

このような電子制御の場合、過熱度（ＳＨ）は、温度セ
ンサと圧力センサとの出力値に基づいて、圧力に応じて
定まる飽和温度と実際の温度との差から求めることがで
きる。また、蒸発器９の上流側冷媒温度は、通常の状態
では、はぼ飽和温度と考えてもよいので、蒸発器９の冷
媒入口側と出口側との両側に温度センサを設け、両者の
温度の差から過熱度（ＳＨ）を算出してもよい。また、
圧力センサを設けずとも、圧力と相関関係にある上記飽
和温度、即ち蒸発器９の蒸発温度を、圧力に対応する値
として、膨張弁７の制御に用いることもできる。また、
温度センサ及び圧力センサは、蒸発器９の下流あるいは
上流に配置する以外に、蒸発器９内の冷媒流路の途中に
配置し、取付部位に応じた計算上あるいは機構上の調節
を行って用いることもできる。

圧縮機ｌのＳＨ弁７３は第４図に示すような温度作動弁
２００に置き換えてもよい。温度作動弁２００はベロフ
ラムの代わりにバイメタル２０１により作動するように
構成されている。バイメタル２０１は球弁２０３とは作
動棒２０６によって連結されている。低圧側のバイメタ
ル収納室２０７の冷媒温度の上昇・下降に応じて、バイ
メタル２０１は、スプリング２０９と協働して球弁２０
３を上昇・下降させる。従って、上述した過熱度に応じ
た開度制御とほぼ同様に球弁２０３がオリフィス８３の
開度を調節し、圧縮機１の吐出容量を制御する。これに
より、過熱度（ＳＨ）も実際上、問題ないレベルに制御
できる。

本実施例では、圧縮機１は吐出容量を変更できる可変容
量型であったが、容量は一定で回転速度を変化させるタ
イプのものでもよい。また可変容量圧縮機１の構造は、
ビストンストロークを変更するタイプに限らず、吸入容
量を変更する形式のものでもよい。要するに可変能力圧
縮機として圧縮した冷媒の単位時間当たりの吐出質量（
あるいは圧縮前の冷媒の単位時間当たりの吸入質量）を
変更できるものであればよい。

また、膨張弁７は開度が調節可能となっているが、自身
は固定開度の膨張弁として、別に過熱度（ＳＨ）または
冷媒圧力に応じて冷媒流量が調節される調節用制御弁を
設けてもよい。

上記実施例において、膨張弁７におけるダイヤフラム室
１１８及びそれに関連した定圧機構が冷媒圧力制御手段
に該当し、圧縮機１におけるＳＨ弁７３（または温度作
動弁２００）及びそれに関連した過熱度調節機構が過熱
度制御手段に該当する。また、圧縮機１におけるベロフ
ラム収納室７１、ベロフラム７５が第１、第２の収納室
に該当し、作動棒７７、球弁７９、コイルばね８２が調
節機構に該当している。

次に、通常の温度式膨張弁をＰＴＣヒータを用いて電気
的に制御し、定圧膨張弁として作動させるようにした実
施例について説明する。

第５図において、３００は通常の温度式膨張弁で、その
内部にダイヤフラム３０４を備え、制御室３０６内の圧
力に応じてダイヤフラム３０４を変位させることにより
、蒸発器９への冷媒流量を調整するようにしている。こ
の膨張弁３００における制御室３０６およびこの制御室
３０６に連通した感温管３０２の中には冷凍サイクルの
冷媒と同じ冷媒がガス状になって封入されており、この
感温管３０２の先端部の温度をそのガス状冷媒の圧力に
変換して、その圧力を制御室３０６に伝えるようにして
いる。膨張弁３００と蒸発器９の間の膨張弁下流配管３
０８と上述した感温管３０２の先端部とは、真鍮性のブ
ラケット３２０により固定されている。このブラケット
３２０の■−■断面図を第６図に示す。この断面図から
分かるように、ブラケット３２０の内部には、ＰＴＣヒ
ータ３２６が配設されており、ボルト３２２，３２４に
てこのブラケットを締付は固定するようにしている。こ
のブラケット３２０と蒸発器９の間の配管３０８の表面
には、その内部の冷媒温度を検出する第１の温度センサ
３１２が設けられており、また、蒸発器９出口側の配管
３１０の表面には、その内部の冷媒温度を検出する第２
の温度センサ３１４が設けられている。これら第１、第
２の温度センサ３１２，３１４の検出信号は、後述する
制御回路３５０に印加される。また、エアコンスイッチ
１３９ａ、　エコノミースイッチ１３９ｂを含む操作パ
ネル１３９′からの信号も、この制′４１■回路３５０
に印加される。なお、エコノミースイッチ１３９ｂは復
帰式のタッチスイッチにて構成されている。この制御回
路３５０は、所定の演算処理を実行するマイクロコンピ
ュータを含み、第１、第２の温度センサ３１２．３１４
、操作パネル１３９′などからの信号を受けて可変容量
圧縮機１の電磁クラッチ９３のオン、オフ制御を行うと
ともに、後述するＰＴＣヒータ３２６のオン、オフ制御
を行う。なお、蒸発器９、可変容量圧縮機１など冷凍サ
イクルにおける他の部分は第１回に示すものと同一のも
のを使用している。

上記構成において、その作動を第７図乃至第１０図に示
す演算流れ図と共に説明する。

エアコンスイッチ１３９ａの投入により、制御回路３５
０は、第７図に示す演算処理を開始し、ステップ５００
にて後述する過熱度制御と定圧制２の温度センサ３１２
，３１４からの信号により第１、第２の温度データｔ＋
、ｔｚを入力する。

次のステップ５０２では、第１の温度データＬ１が第１
の温度判定レベルｔ０以上であるか否かを判定する。冷
房負荷が大きい時には、第１の温度データも、は第１の
温度判定レベル５０以上になり、ステップ５０２の判定
がＹＥＳになって過熱度制御演算ルーチン６００に進む
。また、冷房負荷が小さい時には第１の温度データＬ１
は第１の温度判定レベルＬ０より小さくなり、ステップ
５０２の判定がＮＯになって、定圧制御演算ルーチン７
００に進む。

過熱度制御演算ルーチン６００では、第８図のステップ
６０１にて第１と第２の温度データＬ２゜Ｌｌの差、す
なわち過熱度を示す過熱度データΔＬを算出し、ステッ
プ６０２にて過熱度データΔＬが１０．５°Ｃ以上であ
るか否かを判定する。過熱度データΔＬが１０．５°Ｃ
以上の値であると、過熱度を低下させるべくステップ６
０３にてＰＴＣヒータ３２６への通電制御を行う。この
結果、感温管３０２内のガス圧が上昇し、膨張弁３００
がらの冷媒流量が増加し、過熱度を低下させることにな
る。続いて、ステップ６０４にて第１、第２の温度デー
タ１．．１．を入力し、ステップ６０５にて第１の温度
データ１＋が第１の温度判定レベル５０以上か否かを判
定する。第１の温度データｔＩが第１の温度判定レベル
データ仁。以上で、依然として過熱度制御が必要な時に
はその判定がＹＥＳとなり、ステップ６０６にて過熱度
データΔｔを算出し、ステップ６０７に進んで過熱度デ
ータΔＬが９．５°Ｃ以上であるか否かを判定する。過
熱度データΔＬが９．５°Ｃ以上の時には過熱度を低下
させる必要がまだあるとしてその判定がＹＥＳとなり、
ステップ６０３に戻って上記処理を繰り返す。

このＰＴＣヒータ３２６への通電作動により冷媒流量が
増加し、過熱度が低下して過熱度データΔＬが９．５°
Ｃより低い値になるとステップ６０７の判定がＮＯにな
り、ステップ６０８に進んでＰＴＣヒータ３２６への通
電を停止させる。そして、ステ・ンブ６０９，６１０，
６１１にて先のステ・ンプ６０４，６０５，６０６と同
様の演算処理を実行し、ステップ６１２に進んで過熱度
データΔｔカ月０．５°Ｃ以上の値であるか否かを判定
する。過熱度データΔｔが１０．５°Ｃより低い値であ
る間は上記処理を繰り返し、ＰＴＣヒータ３２６への通
電を停止し、感温管３０２に膨張弁下流配管３０８から
の冷媒温度を伝達させてその温度を低下させ、その結果
、膨張弁３００からの冷媒流量を減少させ、過熱度を上
昇させるようにする。過熱度が上昇し、過熱度データΔ
ｔが１０．５℃以上の値になるとステップ６１２の判定
がＹＥＳになり、ステップ６０３以降のヒータ通電作動
を再開する。

従って、この過熱度制御演算ルーチン６００では、第１
の温度データｔｌが第１の温度判定レベルＬ０以上の値
である間は、過熱度制御を行う必要があるとして、ＰＴ
Ｃヒータ３２６へのｉｌｌ、非通電を繰り返し、過熱度
を１０°Ｃを中心として±０．５°Ｃのヒステリシスを
持たせた値とするようにする。

他方、冷房負荷が小さくステップ５０２の判定がＮＯと
なった場合、また、過熱度制御演算ルーチン６００の処
理によって冷房負荷が小さくなり、ステップ６０５ある
いは６１０の判定がＮｏとなった場合には、第９図に示
す定圧制御演算ルーチン７００に進む。この定圧制御演
算ルーチン７００においては、まずステップ７０１にて
第１の温度データｔ１が（１＊−１°Ｃ）＋０．５°Ｃ
１この場合ｔ＋＋＝１”ｃに設定されているため０．５
°Ｃ以上の値であるか否かを判定する。第１の温度デー
タ１＋が０．５°Ｃ以上の時には、ステップ７０１の判
定がＹＥＳになり、ステップ７０２に進んでＰＴＣヒー
タ３２６の通電作動を行う。そして、ステップ７０３に
進んで第１の温度データＬ１を入力し、ステップ７０４
に進んで第１の温度データ１＋を第１の温度判定レベル
Ｌ０と比較し、その判定がＮｏになると、ステップ７０
５に進んで第１の温度データｔ１を（ｔＯ−ＸｏＣ）−
０，５°ｃ（ｔｏ＝ｔ°Ｃの場合には−０，５°Ｃに相
当する値）と比較する。

第１の温度データｔｌが一〇、５°Ｃ以上の値の時はス
テップ７０５の判定がＹＥＳになり、ステップ７０２に
戻ってＰＴＣヒータ３２６への通電を継続させる。この
ＰＴＣヒータ３２６へのｉｌｌ　ｉｔ　ニヨリ、膨張弁
３００からの冷媒流量が増加し、膨張弁下流配管３０２
内の冷媒温度が低下していく。

そして、その冷媒温度の低下により第１の温度データＬ
１が−０，５°Ｃより低い値になると、ステップ７０５
の判定がＮＯになり、ステップ７０６に進んでＰＴＣヒ
ータ３２６への通電を停止させる。

そして、ステップ７０７，７０８にて上述したステップ
７０３，７０４と同様の処理を行い、ステップ７０９に
て第１の温度データも、が（ｔｏ−ｔ’Ｃ）＋０．５°
ｃ（ｔｏ＝ｔ°Ｃの場合には０．５°Ｃに相当する値）
と比較する。従って、ＰＴＣヒータ３２６への通電を停
止させることにより、膨張弁下流配管３０２内の冷媒温
度が感温管３０２に伝わり、膨張弁３００からの冷媒流
量を減少させ、膨張弁下流配管３０２内の冷媒温度を上
昇させるようにする。この冷媒温度に対応する第１の温
度データ１＋が０．５°Ｃより低い間は上述した処理に
よりＰＴＣヒータ３２６の通電停止を継続させ、第１の
温度データｔ、が０．５°Ｃ以上の値になると、ステッ
プ７０９の判定がＹＥＳになってステップ７０２以降の
ＰＴＣ通電作動を再開させる。

また、第１の温度データｔ、が第１の温度判定レベルＬ
０以上の値の時には、過熱度制御を行う必要があるとし
て、ステップ７０４あるいは７０８の判定がＹＥＳとな
り、第８図の過熱度演算ルーチン６００に進む。

従って、上述した定圧制御演算ルーチン７００では、第
１の温度データｔ１が第１の温度判定レベルｔ０より低
い間は、ＰＴＣヒータ３２６への通電、非通電を繰り返
し、膨張弁下流配管３０２内の冷媒温度を０°Ｃを中心
として±０，５°Ｃのヒステリシスを持たせ値にし、そ
の冷媒温度をほぼ一定の値に制御することにより、膨張
弁３００から流出される冷媒の圧力をほぼ一定の値にす
る定圧制御を行う。

また、エコノミースイッチ１３９ｂを投入すると、第１
０図の割込処理を割込スタートスイッチ８０１より実行
する。そして、ステップ８０２に進んで１回目フラグが
セットされているか否かを判定する。この制御回路３５
０における作動開始時の初期設定にて１回目フラグをセ
ットしておくことにより、このステップ８０２への最初
の到来時にはその判定がＹＥＳになり、ステップ８０３
に進んで第１の温度判定レベルｔ０を８　’Ｃに相当す
る値に設定し、ステップ８０４に進んで１回目フラグを
リセットし、ステップ８０５に進んでこの割込処理を終
了する。この割込処理にて第１の温度判定レベルｔ。を
８°Ｃに相当する値に設定することにより、第１の温度
データＬＩが８°Ｃ以上の値の時には第８図の過熱度演
算を行い、第１の温度データｔ１が８°Ｃより低い値の
時には第９図の定圧制御演算を行い、膨張弁から流出さ
れる冷媒の温度を７°Ｃを中心として±０．５°Ｃのヒ
ステリシスを持たせた定圧制御、すなわちエコノミー制
御を行うようにする。

また、エコノミースイッチ１３９ｂが再度投入されると
、第１０図の割込処理におけるステップ８０２の判定が
Ｎｏになり、ステップ８０６にて第１の温度判定レベル
ｔ０を１°Ｃに相当する値に設定し、ステップ８０７に
進んで１回目フラグセットする。従って、第１の温度判
定レベルＬ。を１°Ｃとした上述の通常処理に復帰する
。

すなわち、この第１０図の割込処理においては、エコノ
ミースイッチ１３９ｂを投入する毎に、第１の温度判定
レベルｔ０を８°Ｃとしたエコノミー設定と、第１の温
度判定レベルＬ０を１°Ｃとした通常設定とを交互に行
うようにしている。

なお、この実施例において、可変容量圧縮機１として第
４図に示す温度作動弁２００を有するものを用いて行う
ようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明の冷凍サイクル制御装置は、蒸発器により発生す
る冷媒蒸気の圧力に基づいて、膨張弁にて膨張される冷
媒量を調節する冷媒圧力制御手段と、蒸発器から圧縮機
にかけての冷媒の温度または過熱度に基づいて圧縮機の
能力を制御する過熱度制御手段とが設けられているため
、冷凍サイクルに対して負荷に応じた精密な制御ができ
、エネルギー的な無駄を生じたり、圧縮機に悪影響を及
ぼしたりすることがなく、快適な空調が可能となる。

【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構成概略系統
図、第２図は過熱度に応じて吐出容量を変化させる可変
容量圧縮機の要部断面図、第３図は定圧機構を有する可
変開度膨張弁の断面図、第４図はＳＨ弁の代わりに用い
る温度作動弁の構成断面図９、第５図は本発明の他の実
施例を示す要部構成図、第６図は第５図中のＶｌ−Ｖｌ
断面図、第７図乃至第１０図は第５図に示す制御回路の
演算処理を示す演算流れ図である。 １・・・可変容量圧縮機、３・・・凝縮器、７・・・可
変開度膨張弁、９・・・蒸発器、７３・・・ＳＨ弁、７
７．２０６・・・作動棒、７９，２０３・・・球弁（圧
縮機側）。 １０７・・・球弁（膨張弁側）、１０９・・・弁体、１
１８・・・ダイヤフラム室、１２３・・・作動環、１４
３・・・制御回路、２００・・・温度作動弁。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第１図 笛り巴 第４図 幻 第８図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を
   冷媒の流れに沿って順に配備した冷凍サイクルに対する
   制御装置であって、 蒸発器により発生する冷媒蒸気の圧力に基づいて膨張弁
   にて膨張される冷媒量を調節する冷媒圧力制御手段と、 蒸発器から圧縮機にかけての冷媒の温度または過熱度に
   基づいて圧縮機の能力を調節する過熱度制御手段と を備えたことを特徴とする冷凍サイクル制御装置。
2. （２）前記冷媒圧力制御手段は、前記蒸発器における冷
   媒蒸気の圧力を所定値にするように前記蒸発器に供給す
   る冷媒量を調節する定圧膨張弁を備えることを特徴とす
   る請求項１に記載の冷凍サイクル制御装置。
3. （３）前記膨張弁は、膨張弁から流出される膨張弁下流
   の冷媒の温度を封入気体の圧力に変換して検知する感温
   管を有し、この感温管からの圧力を受けて膨張される冷
   媒量を調整するものであって、前記冷媒圧力制御手段は
   、 前記膨張弁下流の冷媒の温度を電気的に検出する第１の
   温度センサと、 前記感温管を強制的に加熱する加熱手段と、前記第１の
   温度センサからの検出信号を受けて前記加熱手段の加熱
   制御を行い、前記膨張弁下流の冷媒温度を所定の目標値
   に制御する電気制御手段と を有することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイク
   ル制御装置。
4. （４）前記蒸発器から流出される冷媒の温度を電気的に
   検出する第２の温度センサを備え、 前記電気制御手段は、 前記第１の温度センサによる検出温度が第１の所定値以
   上の時に前記第２の温度センサと前記第１の温度センサ
   にて検出したそれぞれの温度の差が第２の所定値になる
   ように前記加熱手段の加熱制御を行う第１の制御手段と
   、 前記第１の温度センサによる検出温度が前記第１の所定
   値より低い時に、前記第１の温度センサにて検出した温
   度を第３の所定値にするように前記加熱手段の加熱制御
   を行う第２の制御手段とを有することを特徴とする請求
   項３に記載の冷凍サイクル制御装置。
5. （５）前記過熱度制御手段は、前記蒸発器から圧縮機に
   かけての冷媒の温度または過熱度を所定値にするように
   前記圧縮機の能力を調節する容量制御弁を備えることを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷凍サイ
   クル制御装置。
6. （６）前記過熱度制御手段は、 前記蒸発器からの冷媒流路中の冷媒の一部を導入して収
   納する第１の収納室と、 前記冷媒サイクルの冷媒と同じ冷媒を飽和状態にて封入
   するとともに前記第１の収納室内の冷媒の温度および圧
   力を受けて前記封入冷媒の圧力が変化するように構成さ
   れた第２の収納室と、この第２の収納室内の冷媒圧力に
   より前記圧縮機の能力を調節する調節機構と を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
   記載の冷凍サイクル制御装置。