JPH04126974A - 車両用冷凍冷蔵庫の熱電素子制御装置 - 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） この発明は、車両用の冷凍冷蔵庫において、コンプレッ
サの容量変化に対応した制御を行う車両用冷凍冷蔵庫の
熱電素子制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の車両用冷凍冷蔵庫においては、電子冷凍と冷凍サ
イクルを組み合わせた電子冷凍装置が一般に使用されて
おり、この電子冷凍装置においては、熱電素子の放熱側
側面を冷凍冷蔵庫用のエバボレータと熱的に接触させて
熱電素子の能力を引き出し冷蔵室の冷凍能力を確保した
もの（特公昭６２−４７７３０号公報）や、冷凍冷蔵庫
内の温度によって熱電素子へ印加する電圧を調整し冷却
効率を高めようとするもの（特開平２−５７８８０号公
報）が知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、車両用空調装置の冷凍サイクルの一部を構成す
るコンプレッサは、可変容量型のものが主流となってお
り、このために特公昭６２−４．７７３０号公報におい
て開示されている冷凍冷蔵庫では、熱負荷に応じてコン
プレッサの容量が変化することによって、冷凍能力も変
化するため安定した冷凍能力を確保することができなく
なっている。また、特開平２−５７８８０号公報Ｇこ開
示された冷凍冷蔵庫においては、その構成」二、車両用
空調装置の冷房サイクルを使用した場合には、冷凍冷蔵
庫の庫内温度が所定値以下になると電磁クラッチが解除
されるためコンプレッサが停止し、このために空調装置
自体が停止してしま・うという問題があり、またこの問
題を解消するためには冷凍冷蔵庫専用の冷房ザイクルを
構成しなければならないためロス１〜高となり、一般車
両用の冷凍冷蔵庫には適していないことになる。

このためにこの発明は、車両用空調装置の冷房ザクルを
利用した冷凍サイクルと電子冷凍を組み合わせた冷凍冷
蔵庫において、車両用空調装置の冷凍サイクルの一部を
構成する可変容量コンプレッサの容量変化による冷凍能
力の変化があっても安定した冷凍冷蔵能力を得ることが
できる冷凍冷蔵庫の熱電素子制御装置を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） このために、この発明は第１図に示すように、可ｉ容ｆ
ｆｉコンプレッサ１、コンデンサ２、レシーバタンク１
４、エキスパンションバルブ３、及びエバポレータ４を
備える車両用冷房装置の冷凍サイクル１０に、冷凍冷蔵
庫用エバポレータ５への冷媒供給流路１１を開閉する電
磁ハルプロを介して冷凍冷蔵庫用エキスパンションバル
ブ７及び該冷凍冷蔵庫用エバポレータ５を接続し、この
冷凍冷蔵庫用エバポレータ５を冷凍冷蔵庫Ｂ内に配設し
た車両用冷凍冷蔵庫において、前記冷凍冷蔵庫８内に少
なくとも複数量した熱電素子９ａ、９ｂ。

９Ｃと、前記車両用冷凍冷蔵庫８のモードを選択するモ
ード選択手段１１０と、前記可変容量コンプレッサ１の
容量を検出するコンプレッサ容量検出手段１２０と、前
記モード選択手段１１０によって冷凍モード及び冷蔵モ
ードが選択された場合、前記コンプレッサ容量検出手段
１２０の結果によって前記冷凍冷蔵庫８の冷凍冷蔵能力
を判定する冷凍冷蔵能力判定手段１３０と、この冷凍冷
蔵能力判定手段１３０の結果に従って、前記熱電素子９
ａ、９ｂ、９ｃの使用数を設定する熱電素子選択手段１
４．０と、前記熱電素子選択手段１４０によって設定さ
れた数の熱電素子に、該熱電素子が前記冷凍冷蔵庫８内
を冷却する方向に電流を流す熱電素子制御手段１５０と
を具備することにある。

（作用） したがって、この発明においては、冷凍及び冷蔵モード
にｊ９いて、コンプレッサ容量検出手段１２０によって
検出されたコンプレッサ容量から冷凍サイクルの冷凍能
力を判断し、これによって熱電素子の通電個数を決定す
ることによって冷凍冷蔵庫内の冷凍能力を確保すること
ができ上記課題が達成できるものである。

（実施例） 以下、この発明の実施例について図面により説明する。

第２図において、車両用空調装置の冷凍サイクル１０は
、可変容量コンプレッサ１、コンデンサ２、レシーバタ
ンク１４、エキスパンションバルブ３、及びエバポレー
タ４が順次直列に接続されて構成されている。

可変容量コンプレッサ１は、例えば可変容量コンプレッ
サ１が回転８！ｌ板式コンプレッサである場合には、コ
ンプレッサ外部から送られて（る制御信号によって回転
斜板の角度を変えて容量を変化させる容量可変装置１５
を有しており、電磁クラッチ１３を介して駆動用のエン
ジン１２と連結されるもので、冷媒の加熱蒸気を吸入し
て断熱圧縮して高温高圧の冷媒ガスにして送り出してい
る。

コンデンサ２は、通常アルミ製のコルゲートフィンによ
って形成されており、前記可変容量コンプレッサ１より
送られてきた高温高圧の冷媒ガスは、該コンデンサ２の
内部を通過することによってフィンを通過する外気に熱
を放出し高圧の液化冷媒となる。

レシーバタンク１４は、冷凍サイクル１０を円滑に作動
させるために必要な冷媒を蓄えておく容器で、コンデン
サ２で液化した冷媒を気泡と分離し、冷房負荷に応じて
下記するエキスパンションバルブ３に送る役目をしてい
る。

エキスパンションバルブ３は、液化冷媒を断熱膨張させ
ることで冷媒の圧力と温度を下げ冷媒を霧状にするもの
である。

エバポレータ４は、エキスパンションバルブ３で低温低
圧にされた霧状の冷媒と、空調装置内を通過する空気と
を熱交換する熱交換器で、アルミ製が多く、プレートフ
ィン＆チューブ式や、コルゲートフィンを使用した異形
管型、積層型などがある。

この冷凍サイクル１０によって空調装置内に設けられた
エバポレータ４を通過する空気の熱を吸収し、コンデン
サ２から外部に放出することができるため、空調装置を
通過する空気の冷却が行われるものである。

また、上述の空調装置の冷凍サイクル１０のレシーバタ
ンクの下流側には、前記エキスパンションバルブ３及び
エバポレータ４に冷凍冷蔵庫８用の冷媒流路１１が併設
されており、この冷媒流路１１にはこの冷媒流路１１を
開閉する電磁バルブ６、冷凍冷Ｗａ　ｌｌｆ　用エキス
パンションバルブ７、及び冷凍冷蔵庫用エバポレータ５
が直列に設けられている。これにより、電磁バルブ６が
開かれ冷媒流路１１に冷媒が流れることにより、冷凍冷
蔵庫用エキスパンションバルブ７及び冷凍冷蔵庫用エバ
ポレータ５によって冷凍冷蔵庫内が冷却されるものであ
る。

この冷凍冷蔵庫８は、第３図に示されるように、断熱材
によって形成された壁１７及び蓋１８によって画成され
た室１９内に、冷凍冷蔵庫用エバポレータ５、送風機１
６、エバポレータ吹出温度検出センサ２５、及び熱電素
子９ａ、９ｂ、９ｃを有している。また、室１９は、冷
凍冷蔵庫用エバポレータ５及び送風機１６が収納されて
いる収納室２０、隔壁２１によって分けられた冷蔵室２
２及び冷凍室２３に分割されており、該隔壁２１には冷
凍冷蔵移用エバポレータ５側に冷凍室２３への冷風の侵
入を遮断する遮断ドア２４が設けられている。

冷凍室２３内下方に設けられた熱電素子９ａ。

９ｂ、９ｃは、例えばＢ　ｊ２　Ｔｅ、、　　Ｂ　ｊ２
　Ｓｅｓ合金のような半導体からなるもので、通電によ
り冷却側端面で吸熱作用を行い、放熱側端面で放熱作用
を行うものである。この熱電素子９ａ、９ｂ９Ｃが冷凍
素子として使用される場合の放熱側端面２６は、冷凍冷
蔵庫用エバポレータ５と熱伝導板２７を介して熱的に結
合されており、また吸熱側端面２８には製氷プレート２
９が設けられている。

これらの熱電素子９ａ、９ｂ、９ｃを制御するために熱
電素子制御用アンプ３０が設けられており、マイクロコ
ンピュータ３１からの信号によって適宜熱電素子の通電
を制御するものである。

前記マイクロコンピュータ３１は、図示しない中央演算
処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ　（ＲＡ
Ｍ）　、続出専用メモリ　（ＲＯＭ）、入出力ポート（
Ｉ　１０）等を持つそれ自体公知のもので、通常は図示
しない外部の熱負荷を検出するセンサ等の信号により空
調装置の制御を行うもので、この発明の実施例における
可変容量コンプレッサ１の容量を変化させるために容量
可変装置１５へ出力される信号もその一つである。

このマイクロコンピュータ３１によって冷凍冷蔵庫８を
制御するために、該マイクロコンピュータ３１には、空
調装置の操作パネル５０からの信号、及びモードを選択
するためのスイッソチボックス３２に設置された温蔵モ
ードを選択するＨＯＴモードスイッヂ３３、冷蔵モード
を選択するＣ００Ｌモードスイツチ３４、冷凍モードを
選択するＩＣＥＣ００Ｌスイツチ３４び」二部モードを
解除するＯＦＦスイッチ３６の信号が入力され、また冷
凍冷蔵庫用エバポレータ５のエバポレータ吹出温度を検
出するための温度検出センサ２５の信号からの信号がＡ
／Ｄ変換器３７を介して人力される。これらの入力信号
と、マイクロコンピュータ３１において実行されるプロ
グラムにおいて演算される空調装置を制御するための熱
負荷信号によって、マイクロコンピュータ３１で実行さ
れる冷凍冷蔵庫制御用のプログラムにおいて演算される
結果に基づいて、熱電素子９ａ、９ｂ、９ｃの制御用ア
ンプ３０は出力回路３８を介して、可変容量コンプレッ
サ１の容量可変装置１５及び電磁クラッチ１３はそれぞ
れ出力回路３９．４．０を介して、送風機１６は出力回
路４１を介して、電磁バルブ６ば出力回路４２を介して
制御されるものである。

第４図乃至第７図において、」二部マイクロコンピュー
タ３１による冷凍冷蔵庫の制御の具体例がフローチャー
トとじて示され、以下このフローチ■ ャーＩ・に沿って説明するものである。

このフローチャートは、空調装置の制御を行うメインプ
ログラムの実行中において、タイマ割込及びジャンプ命
令等によって所定時間毎に実行されるもので、ステップ
２００によって実行が開始される。

第４図において示されるフローチャー１・ば、モードの
選択が行われるもので、スイッチボックス３２のスイッ
チ及び操作パネル５０のスイッチ、特にＡ／Ｃスイッチ
（空調装置の自動制御モードを選択する）５１の押下状
況によって選択されるものである。

ステップ２１０において、操作パネル５０のＡ／Ｃスイ
ッチ５１、スイッチボックス３２のＨＯＴスイッチ３３
、Ｃ００Ｌスイツチ３４、及びｒｃＥスイッチ３５の押
下信号が入力される。

ステップ２２０において、Ａ／Ｃスイッチ５１の０Ｎ１
０ＦＦが判定され、ＯＮの場合ばステップ２３０へ、Ｏ
ＦＦの場合ばステップ２５０に進む。ステップ２３０に
おいては、Ｃ００Ｌスイソ■ ヂ３４の０Ｎ１０ＦＦが判定され、ＯＮの場合はステッ
プ２４０へ、ＯＦＦの場合はＡ／Ｃモード３００に進む
。ステップ２４０においては、ＩＣＥスイッチ３５の０
Ｎ１０ＦＦが判定され、ＯＮの場合はＩＣＥモード５０
０へ、ＯＦ　Ｆの場合ばＣ００Ｌ、モード４００に進む
。ステップ２５０では、ＨＯＴスイッチ３３の○Ｎ／○
ＦＦが判定され、ＯＮの場合ばＩ−１０Ｔモード（温蔵
モード）６００へ、ＯＦＦの場合は、メインプログラム
へ戻る。

以上の判定により、Ａ／Ｃスイッチ５１のみがＯＮの場
合はＡ／Ｃモード３００へ、Ａ／Ｃスイッチ５１及びＣ
００Ｌスイツチ３４がＯＮの場合はＣ００Ｌモード４０
０に、Ａ／Ｃスイッチ５１、Ｃ００Ｉ、スイッチ３４及
びＩＣＥスイッチ３５がＯＮの場合はＩＣＥモード５０
０に、ＨＯＴスイッチ３５のみがＯＮの場合にはＨＯＴ
モード６００に進むもので、全てのスイッチがＯＦＦの
場合にはメインプログラムに戻るものである。

第５図においてＡ／Ｃモード３００は、冷凍冷蔵庫８を
使用しない空調装置のみの稼動であるため、ステップ３
１０において、電磁バルブ（Ｓ／Ｖ）６をＯＦＦ、送風
機１６　（庫内ＦＡＮ）をＯＦＦ、及び熱電素子９ａ、
９ｂ、９ｃを０ＦＦＬ、ステップ３２０において空調装
置の制御を司るメインプログラムに戻るものである。

第６図において、冷凍冷蔵庫８を温蔵庫として使用する
Ｈ　ＯＴモード６００が選択された場合のフローチャー
１・を示ず。

この場合、ステップ６１０において、冷凍ザイクルを停
止させるために電磁バルブ（Ｓ／Ｖ）を０ＦＦＩ、、熱
電素子９ａ、９ｂ、９ｃへの通電方向を逆にして熱電素
子９ａ、９ｂ、９ｃの上面を放熱側にする加熱素子とし
て使用し、熱循環を良くするために送風機１６（庫内Ｆ
ＡＮ）を稼動させて温蔵庫として使用するものである。

更にこの温蔵庫の温度制御として、ステップ６２０にお
いて温度センサ２５によって検出された庫内温度Ｔを読
み込み、この庫内温度Ｔと設定温度Ｔｓをステップ６３
０で比較し、庫内温度が低い場合はステップ６４０にお
いて熱電素子９ａ、９ｂ９ｃへの通電を行い、庫内温度
が高い場合にはステップ６５０において熱電素子９ａ、
９ｂ、９ｃへの通電を停止するＯ　Ｎ１０　Ｆ　Ｆ制御
が行われるものである。

更にステップ６６０において、Ｉ（ＯＴスイッチ３３の
読み込みが行われ、ステップ６７０においてＨＯＴスイ
ッチ３３がＯＮされたままである場合はステップ６２０
に回帰して温度制御の実行を継続し、ＯＦＦであればメ
インプログラムに戻るものである。

第７図において、Ｃ００Ｌモード（冷蔵モード）４００
及びＩＣＥモード（冷凍モード）５００が選択された場
合のフローチャートを示す。

ＣＯＯＬモード４００が選択された場合、ステップ４１
０において、冷凍冷蔵庫８を稼動させるために、電磁バ
ルブ（Ｓ／Ｖ）６及び送風機（庫内ＦＡＮ）１６をＯＮ
とし、熱電素子９ａ、９ｂ。

９Ｃが冷凍素子となる方向に通電する。

また、ＩＣＥモード５００が選択された場合には、ステ
ップ５１０において、電磁バルブ（Ｓ／Ｖ）６がＯＮし
、送風機（庫内ＦＡＮ）１６は製氷のために冷凍室２３
に空気の流通がないようにＯＦＦされ、熱電素子９ａ、
９ｂ、９ｃは冷凍素子となる方向に通電される。また、
前記送風機１６をＯＦＦするかわりに、遮断ドア２４に
よって冷凍室２３に流入する空気を遮断しても良い。

以下、Ｃ００Ｌモードのステップ４１０及びＩＣＥモー
ドのステップ５１０は共にステップ４１５に進み、同様
の処理がなされるものである。

ステップ４１５乃至ステップ４２５においては、現在の
冷凍冷蔵庫用エバポレータ５による冷凍能力を求める処
理が行われるもので、ステップ４１５で可変容量コンプ
レッサ１の容量可変装置１５に送られるＩ　ＳＱＬ値を
読み込み、このＩ　ＳＱＬ値からステップ４２０におい
てコンプレッサ容量が演算され、更にステップ４２５に
おいてコンプレッサ容量から現在の冷凍冷蔵庫用エバポ
レータ５による冷凍能力Ａが演算されるものである。こ
の演算結果に従って、前記冷凍能力Ａを４つの段階に分
けるための基準値Ａ　＋、　Ａ　ｚ、　Ａ　３が適宜設
定され、ステップ４３０，４４０．４５０において冷凍
能力Ａと基準値ＡＩ＋ＡＺ、Ａ３が比較されることによ
って、熱電素子９ａ、９ｂ、９ｃに通電される個数が設
定されるものである。先ず、ステップ４３０において、
前記冷凍能力Ａが第１の基準値Ａ。

よりも大きい場合は、コンプレッサ容量が大きく冷凍能
力も充分であるため、ステップ４３５において、各熱電
素子９ａ、９ｂ、９ｃへの通電を停止させ、冷凍冷蔵庫
８内は冷凍冷蔵庫用エバポレータ５のみによる冷却とな
る。ステップ４３０において、前記冷凍能力ＡがＡ１よ
りも小さい場合は、ステップ４４０において第２の所定
値Ａ２との比較が行われる。この場合、冷凍能力Ａが第
２の所定値Ａ２より大きい場合は、冷凍能力ＡがＡ＞Ａ
＞Ａ２であるため、熱電素子１つに通電することによっ
て（ステップ４４５）冷凍能力を確保するものである。

また、冷凍能力Ａが第２の所定値Ａ２より小さい場合に
は、ステップ４５０において、第３の所定値Ａ３と比較
し、この第３の所定値Ａ３より大きい場合は、冷凍能力
ＡがＡ２＞Ａ＞Ａ３であるため、熱電素子２つに通電す
ることによって（ステップ４５５）冷凍能力を確保する
ものである。更に冷凍能力Ａが第３の所定値Ａ３よりも
小さい場合は熱電素子３つに通電し、冷凍能力を確保す
るものである。

ステップ４６０．４６５及び４７０において冷凍冷蔵庫
用エバポレータ５の凍結防止処理が行われる。ステップ
４６０において温度センサ２５によって検出された庫内
温度が読め込まれ、ステップ４６５において該庫内温度
によりエバポレータ５が凍結か否かが判定され、凍結の
場合はステップ４７０において電磁バルブ６がＯＦＦさ
れ、エバポレータ５の凍結解除の判定がされるまでステ
ップ４６０に回帰して凍結防止処理を継続する。

ステップ４６５において、エバポレータが凍結していな
い場合は、ステップ４７５においてｃｏＯＬスイッチ３
４の０Ｎ１０ＦＦが再び判定され、ＯＦＦの場合は、第
５図のステップ３１０へ進み、Ｃ００Ｌモード及びＩＣ
Ｅモードが終了する。また、ＣＯＯ１，スイッチ３４が
ＯＮの場合は、ステップ４８０において、ｒｃＥスイ・
ノチ３ε）の０Ｎ１０ＦＦの判定がなされ、ＯＮの場合
は、ステップ５１０に進んでＩＣＥモードに、ＯＦＦの
場合ばステップ４１０に進んでＣＯＯＬ、モードを継続
するものである。

以上の構成により、第８図に示すようにＣＯＣｌ、モー
ド時及びＩＣＥモード時において、冷凍・す。

イクルのエバポレータによる冷凍能力Ａと、該冷凍サイ
クルの一部を構成する可変容量コンプレッサの容量変化
による冷凍能力への変化によって設定された熱電素子に
よる冷凍能力Ｂとの合計によって、前記冷凍能力へと前
記冷凍能力Ｂの合成による総合冷凍能力Ｃは所定の冷凍
能力をもつこととなる。

また、上述の実施例においては、容量可変装置を外部か
らの信号によって制御する可変容量コンプレッサを使用
したが、内部均圧式の可変容量コンプレッサにおいては
、冷凍冷蔵庫用エバポレータの吹出温度又は冷凍冷蔵庫
用エバポレータの配置 管表面温度の変化を検出することによって冷凍サイクル
の冷凍能力を演算し、熱電素子の通電個数を決定するこ
ともできる。更に、コンプレッサの容量変化によってコ
ンプレッサのトルクが変動し、このトルク変動に対応す
るためにエンジンの回転数を補正するＡ　Ａ　Ｃ＋ｌ＋
＋Ｊ御が行われることから、このエンジン回転数補正信
号を検出することにより、コンプレッサの容量変化によ
る冷凍サイクルの冷凍能力の変化を検出することも可能
である。

（発明の効果） 以上説明したように、この発明によれば、可変容量コン
プレッサの容量変化によって起こる冷凍サイクルの冷凍
能力の変化に対応して、冷凍素子としての熱電素子への
通電個数を変化させることにより、冷凍冷蔵庫内の冷凍
能力を所定の水準に確保できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図、第２図はこ
の発明の実施例を示す説明図、第３図はこの発明の実施
例の冷凍冷蔵庫の断面図、第４図乃至第７図はこの発明
の実施例のマイクロコンピュータで実行される冷凍冷蔵
庫の制御プログラム、第８図は冷凍サイクルの冷凍能力
Ａ、熱電素子による冷凍能力Ｂ及び総合冷凍能力Ｃの関
係を示したグラフ図である。 ■・・可変容量コンプレッサ、２・・コンデンサ、３・
・エキスパンションバルブ、４・・エバポレータ、５・
・冷凍冷蔵庫用エバボレー外６・・電磁ノ＼ルブ、７・
・冷凍ｍＭ庫用エキスパンションノ＼ルブ、８・・冷凍
冷蔵庫、９ａ、９ｂ、９ｃ・・熱電素子、１０・・冷凍
サイクル、１４・・レシーバタンク。 ■ ■ 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 可変容量コンプレッサ、コンデンサ、レシーバタンク、
   エキスパンションバルブ、及びエバポレータを備える車
   両用冷房装置の冷凍サイクルに、冷凍冷蔵庫用エバポレ
   ータへの冷媒供給流路を開閉する電磁バルブを介して冷
   凍冷蔵庫用エキスパンションバルブ及び該冷凍冷蔵庫用
   エバポレータを接続し、この冷凍冷蔵庫用エバポレータ
   を冷凍冷蔵庫内に配設した車両用冷凍冷蔵庫において、
   前記冷凍冷蔵庫内に少なくとも複数配した熱電素子と、
   前記車両用冷凍冷蔵庫のモードを選択するモード選択手
   段と、 前記可変容量コンプレッサの容量を検出するコンプレッ
   サ容量検出手段と、 前記モード選択手段によって冷凍モード及び冷蔵モード
   が選択された場合、前記コンプレツサ容量検出手段の結
   果によって前記冷凍冷蔵庫の冷凍冷蔵能力を判定する冷
   凍冷蔵能力判定手段と、この冷凍冷蔵能力判定手段の結
   果に従って、前記熱電素子の使用数を設定する熱電素子
   選択手段と、 前記熱電素子選択手段によって設定された数の熱電素子
   に、該熱電素子が前記冷凍冷蔵庫内を冷却する方向に電
   流を流す熱電素子制御手段とを具備することを特徴とす
   る車両用冷凍冷蔵庫の熱電素子制御装置。