JPH0565779B2 - - Google Patents
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- JPH0565779B2 JPH0565779B2 JP59135304A JP13530484A JPH0565779B2 JP H0565779 B2 JPH0565779 B2 JP H0565779B2 JP 59135304 A JP59135304 A JP 59135304A JP 13530484 A JP13530484 A JP 13530484A JP H0565779 B2 JPH0565779 B2 JP H0565779B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/22—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters
- G01F1/26—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters of the valve type
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は冷凍サイクルを流れる冷媒の流量を測
定する冷媒流量測定装置に関する。
定する冷媒流量測定装置に関する。
冷凍サイクルの冷媒流量測定装置としては
JISB8615−1979の付属書１の3.2.2.項「冷媒流量
計法」に示されている様に、凝縮器と膨張弁の間
にタービン式流量計を配設し高圧液冷媒の流量を
直接計測するものが知られている。
JISB8615−1979の付属書１の3.2.2.項「冷媒流量
計法」に示されている様に、凝縮器と膨張弁の間
にタービン式流量計を配設し高圧液冷媒の流量を
直接計測するものが知られている。
しかし、タービン式計量計の如く冷媒の流量を
直接測定する装置では、装置が大型になると共に
可動部分が存在する為長期使用や振動等を受ける
使用条件の下での使用に対して信頼性に乏しい欠
点があり、試験設備等の様にスペースをあまり問
題とせず、使用頻度も少なく使用条件のおだやか
な場所での使用にのみ供していた。
直接測定する装置では、装置が大型になると共に
可動部分が存在する為長期使用や振動等を受ける
使用条件の下での使用に対して信頼性に乏しい欠
点があり、試験設備等の様にスペースをあまり問
題とせず、使用頻度も少なく使用条件のおだやか
な場所での使用にのみ供していた。
本発明の目的は小型で装置の寿命が長く、厳し
い使用条件の下でも使用できる冷凍サイクルの冷
媒流量測定装置を提供するにある。
い使用条件の下でも使用できる冷凍サイクルの冷
媒流量測定装置を提供するにある。
本発明は日本機械学会論文集（第２部）34巻
257号（S43−１）92頁に示される如く、流体の
流量が管路の途中に設けた弁の開度と、その弁の
上下流の流体圧力差に基づいて算出できることに
着目し、冷凍サイクルの膨張弁の弁開度を検出す
る手段と膨張弁の上流側の冷媒圧力を検出する圧
力検出手段と、膨張弁の下流側の冷媒圧力を検出
する圧力検出手段と、更に両圧力検出手段の出力
からその差圧を求め、その差圧の平方根と膨張弁
の開度検出手段出力との積から冷媒流量を算出す
る演算手段とによつて冷媒流量測定装置を構成
し、もつて上記目的を達成するものである。
257号（S43−１）92頁に示される如く、流体の
流量が管路の途中に設けた弁の開度と、その弁の
上下流の流体圧力差に基づいて算出できることに
着目し、冷凍サイクルの膨張弁の弁開度を検出す
る手段と膨張弁の上流側の冷媒圧力を検出する圧
力検出手段と、膨張弁の下流側の冷媒圧力を検出
する圧力検出手段と、更に両圧力検出手段の出力
からその差圧を求め、その差圧の平方根と膨張弁
の開度検出手段出力との積から冷媒流量を算出す
る演算手段とによつて冷媒流量測定装置を構成
し、もつて上記目的を達成するものである。
以下図面に示す一実施例に基づき本発明を具体
的に説明する。
的に説明する。
本実施例は特公昭56−16353号に示される自動
車用空気調和装置に本発明を適用したものであ
る。
車用空気調和装置に本発明を適用したものであ
る。
圧縮機１はエンジン３０の回転力を電磁クラツ
チ１ａを介して伝達することによつて回転駆動さ
れる。
チ１ａを介して伝達することによつて回転駆動さ
れる。
圧縮機１によつて圧縮された高温高圧の気液混
合冷媒は凝縮器２で冷却され高圧の液相冷媒とな
る。
合冷媒は凝縮器２で冷却され高圧の液相冷媒とな
る。
冷媒はリキツドタンク３で気液分離された後液
冷媒のみ取り出される。
冷媒のみ取り出される。
この液媒は膨張弁４の弁部を通過する際断熱膨
張され低圧の気化しやすい霧状冷媒となる。
張され低圧の気化しやすい霧状冷媒となる。
低圧の霧状冷媒は蒸発器２で吸熱し、気化して
圧縮機１へ戻る。
圧縮機１へ戻る。
蒸発器５の入口側の冷媒配管に取付けられたサ
ーミスタ１０は蒸発器入口側の冷媒の温度を検出
する。
ーミスタ１０は蒸発器入口側の冷媒の温度を検出
する。
蒸発器５の出口側冷媒配管に取付けられたサー
ミスタ１０は蒸発器出口側の冷媒の温度を検出す
る。
ミスタ１０は蒸発器出口側の冷媒の温度を検出す
る。
蒸発器５を通る際冷媒はまわりの空気と熱交換
して過熱されるが、空気側の熱負荷が大きければ
その過熱度は大きく、熱負荷が小さければその過
熱度は小さい。
して過熱されるが、空気側の熱負荷が大きければ
その過熱度は大きく、熱負荷が小さければその過
熱度は小さい。
従つて蒸発器出口の冷媒の過熱度を冷媒の性
質、熱交換器の容量等で決まる最適値になる様冷
媒の流量を制御すれば熱負荷に応じた効率の良い
冷凍サイクルの運転が可能となる。
質、熱交換器の容量等で決まる最適値になる様冷
媒の流量を制御すれば熱負荷に応じた効率の良い
冷凍サイクルの運転が可能となる。
本実施例では特公56−16353号に示す様に蒸発
器の出入口の冷媒温度T1，T2からその過熱度を
算出し、それに基づいて電磁式膨張弁のON−
OFFデユーテ（開弁時間と閉弁時間の割合）を
制御して冷媒の流量を制御している。
器の出入口の冷媒温度T1，T2からその過熱度を
算出し、それに基づいて電磁式膨張弁のON−
OFFデユーテ（開弁時間と閉弁時間の割合）を
制御して冷媒の流量を制御している。
特公56−16353号に示す如く蒸発器の出入口の
冷媒温度T1，T2と蒸発器出口の冷媒の過熱度SH
との相関関係は、次式で近似される。
冷媒温度T1，T2と蒸発器出口の冷媒の過熱度SH
との相関関係は、次式で近似される。
SH＝（T2−T1）＋ΔT ……(1)
ここで、ΔTは蒸発器内部で発生する圧力損失
に対する補正値で、例えば ΔT＝3.25−３／40T1 ……(2) にすれば良いことが実験で確められている。
に対する補正値で、例えば ΔT＝3.25−３／40T1 ……(2) にすれば良いことが実験で確められている。
サーミスタ１０，１１の出力信号は制御回路１
５の差動増幅器１５ａに入力される。
５の差動増幅器１５ａに入力される。
差動増幅器１５ａは両サーミスタの出力の差に
応じた電圧信号VSHを出力する。
応じた電圧信号VSHを出力する。
過熱度設定回路１５ｂは、５〜10degの範囲で
冷凍サイクルの運転状態に応じて過熱度を設定
し、設定過熱度に応じた電圧出力信号VSHOを出力
する。
冷凍サイクルの運転状態に応じて過熱度を設定
し、設定過熱度に応じた電圧出力信号VSHOを出力
する。
冷凍サイクルの運転状態とは圧縮機の急加減速
状態、蒸発器内での圧損、サイクルの起動時か否
か、あるいは圧縮機の吐出ガス温度Td等がある。
状態、蒸発器内での圧損、サイクルの起動時か否
か、あるいは圧縮機の吐出ガス温度Td等がある。
自動車用空気調和装置では圧縮機はエンジンに
よつて回転駆動される為熱負荷の大きさに無関係
に圧縮機の回転数が決まる。その回転数変化がな
めらかな状態であれば、圧縮機の回転数変化によ
る冷媒流量の変化はゆるやかな過熱度の変化とし
て表われ比例積分演算による膨張弁開度制御がこ
れに追従する。一方、エンジンの急加減速時の圧
縮機の回転数変化による冷媒流量の急変は過熱度
の急変を引き起こす。ところが膨張弁の開度制御
には比例積分演算を用いている為積分項が作用し
て膨張弁の開度変化はこの急激な過熱度の変化に
は追従できない。この為エンジンの急加減速時に
冷房不足や冷房過多を生ずることがある。
よつて回転駆動される為熱負荷の大きさに無関係
に圧縮機の回転数が決まる。その回転数変化がな
めらかな状態であれば、圧縮機の回転数変化によ
る冷媒流量の変化はゆるやかな過熱度の変化とし
て表われ比例積分演算による膨張弁開度制御がこ
れに追従する。一方、エンジンの急加減速時の圧
縮機の回転数変化による冷媒流量の急変は過熱度
の急変を引き起こす。ところが膨張弁の開度制御
には比例積分演算を用いている為積分項が作用し
て膨張弁の開度変化はこの急激な過熱度の変化に
は追従できない。この為エンジンの急加減速時に
冷房不足や冷房過多を生ずることがある。
従つてこの様な過渡運転状態時には、過熱度に
基づく膨張弁の開度制御信号を加減速の度合に応
じて補正する必要がある。
基づく膨張弁の開度制御信号を加減速の度合に応
じて補正する必要がある。
また、蒸発器の内部では液状冷媒と気化後のガ
ス状冷媒とが共存しており、その境界がどこにあ
るかによつて蒸発器の出入口温度差が同じでも実
際の過熱度は単純な上記温度差に基づく過熱度に
対して補正する必要がある。これは一般に圧損と
呼ばれ、特公56−16353号に詳細に説明されてい
る。この圧損補正値は蒸発器入口の温度T1の一
次関数として近似することができ、例えば前式(2)
で示される。
ス状冷媒とが共存しており、その境界がどこにあ
るかによつて蒸発器の出入口温度差が同じでも実
際の過熱度は単純な上記温度差に基づく過熱度に
対して補正する必要がある。これは一般に圧損と
呼ばれ、特公56−16353号に詳細に説明されてい
る。この圧損補正値は蒸発器入口の温度T1の一
次関数として近似することができ、例えば前式(2)
で示される。
更に、サイクルが起動した直後は蒸発器出入口
の冷媒は同一物性である故、温度差がない。この
状態はサーミスタ１０，１１の出力から過熱度を
演算している差動増幅器１５ａの出力は過熱度零
の出力を出す。過熱度が零の様に小さい値だと膨
張弁は閉弁方向に制御される。故に起動前に閉止
していた膨張弁は閉弁状態を継持しようとするの
でいつまでも開弁しないという誤動作を生じる。
この為、特公56−16353号に示す如く、起動時に
は予め定めたオンオフ時間の割合で強制的に膨張
弁を開弁する等して、起動時には強制的に弁を開
く出力を与える必要がある。
の冷媒は同一物性である故、温度差がない。この
状態はサーミスタ１０，１１の出力から過熱度を
演算している差動増幅器１５ａの出力は過熱度零
の出力を出す。過熱度が零の様に小さい値だと膨
張弁は閉弁方向に制御される。故に起動前に閉止
していた膨張弁は閉弁状態を継持しようとするの
でいつまでも開弁しないという誤動作を生じる。
この為、特公56−16353号に示す如く、起動時に
は予め定めたオンオフ時間の割合で強制的に膨張
弁を開弁する等して、起動時には強制的に弁を開
く出力を与える必要がある。
かくして過熱度設定回路１５ｂは圧縮機の加減
速の度合に応じた補正信号CN、圧損補正信号及
び起動時の強制開弁信号SSを加味した過熱度設
定信号を出力する。
速の度合に応じた補正信号CN、圧損補正信号及
び起動時の強制開弁信号SSを加味した過熱度設
定信号を出力する。
更に圧縮機の吐出ガス温度が異常に高くなつた
場合膨張弁の開度信号に関係なく、弁を全開にし
て吐出ガス温度を低下させ、圧縮機の焼き付けや
サイクルの破壊を未然に防止する必要がある。こ
の為その様な異常高温になつた際は演算回路１５
ｂからは全開信号を出力する。
場合膨張弁の開度信号に関係なく、弁を全開にし
て吐出ガス温度を低下させ、圧縮機の焼き付けや
サイクルの破壊を未然に防止する必要がある。こ
の為その様な異常高温になつた際は演算回路１５
ｂからは全開信号を出力する。
過熱度設定回路１５ｂで設定された設定過熱度
信号VSHOと蒸発器５の出入口の温度の偏差に基づ
く過熱度信号VSHとの偏差ΔVを演算回路１５ｃ
で比例積分演算しその結果を電圧信号VXとして
出力する。
信号VSHOと蒸発器５の出入口の温度の偏差に基づ
く過熱度信号VSHとの偏差ΔVを演算回路１５ｃ
で比例積分演算しその結果を電圧信号VXとして
出力する。
出力回路１５ｄは演算回路１５ｃの出力電圧信
号VXに基づき膨張弁のON−OFFデユーテ信号
VOを出力し、その出力VOで膨張弁のON−OFF
デユーテを制御して冷媒流量を制御し、実際の過
熱度VSHが設定過熱度VSHOになる様制御する。
号VXに基づき膨張弁のON−OFFデユーテ信号
VOを出力し、その出力VOで膨張弁のON−OFF
デユーテを制御して冷媒流量を制御し、実際の過
熱度VSHが設定過熱度VSHOになる様制御する。
この実施例では膨張弁４は特公56−16353号に
示すON−OFF電磁弁で構成され、電磁駆動部４
ａとそれによつて操作される弁部４ｂとから成
る。その動作は特公56−16353号に示す通りであ
る。
示すON−OFF電磁弁で構成され、電磁駆動部４
ａとそれによつて操作される弁部４ｂとから成
る。その動作は特公56−16353号に示す通りであ
る。
次に冷媒流量の測定について説明する。
冷凍サイクルの分野では日立評論（VOL.53.No.
５，1971，p.447の(2)式）等に示される如く膨張
弁を通過する冷媒の流量が次式で与えられること
がよく知られている。
５，1971，p.447の(2)式）等に示される如く膨張
弁を通過する冷媒の流量が次式で与えられること
がよく知られている。
Ｑ＝CA√（1−0）1（Kg／ｓ）……(3)
ここで、
Ｃ：冷媒の流量係数（一定）
Ａ：膨張弁の開口面積（m2）
P1：膨張弁の入口圧力（Kg／m2）
P0：膨張弁の出口圧力（Kg／m2）
ｒ：膨張弁の入口の冷媒密度（Kg／m2）
そこで本発明ではこれら諸量を直接あるいは間
接的に検出して電気信号に変換する手段を設ける
と共に冷凍サイクルの制御回路内にこれら諸量を
示す電気信号から流量Ｑを算出する演算手段を設
け、冷凍サイクル自体に冷媒流量の測定機能を持
たせた。
接的に検出して電気信号に変換する手段を設ける
と共に冷凍サイクルの制御回路内にこれら諸量を
示す電気信号から流量Ｑを算出する演算手段を設
け、冷凍サイクル自体に冷媒流量の測定機能を持
たせた。
以下具体例を第１図に基づき詳説する。
膨張弁の開口面積算出回路１８ａは周知の関数
発生回路で構成できる。
発生回路で構成できる。
膨張弁の開口面積はON−OFF弁の場合次式で
与えられる。
与えられる。
A1＝A0×Td ……(4)
但し、A0：全開時の開口面積（m3）
Td：弁の一開閉周期における開時間の占める
割合（％） A0はあらかじめ計測された固定値である。
割合（％） A0はあらかじめ計測された固定値である。
Tdは演算回路１５ｃの出力電圧VXに対応する
値として一義的に決定される。
値として一義的に決定される。
従つて(4)式は次の様に変形できる。
A1＝A0×K1・VX
＝（A0・K1）×VX ……(5)
但し、K1は比例定数
そこで開口面積算出回路１８ａの関数発生回路
は演算回路１５ｃの出力電圧VXを（A0・K1）倍
した信号電圧Vaを発生する様に構成する。
は演算回路１５ｃの出力電圧VXを（A0・K1）倍
した信号電圧Vaを発生する様に構成する。
膨張弁の入口圧力検出手段はリキツドタンク３
の気相部に取付けたキーミスタ等の温度センサ１
２と、温度−圧力換算回路１８ｂとから構成され
る。
の気相部に取付けたキーミスタ等の温度センサ１
２と、温度−圧力換算回路１８ｂとから構成され
る。
温度−圧力換算回路１８ｂは周知の関数発生回
路を含んで構成される。
路を含んで構成される。
リキツドタンク３内では液冷媒とガス冷媒とが
共存していることを考慮すれば、リキツドタンク
３内の気相部のガス冷媒温度trgは飽和温度ts2に
等しいと言える。
共存していることを考慮すれば、リキツドタンク
３内の気相部のガス冷媒温度trgは飽和温度ts2に
等しいと言える。
冷媒（フロンR12）の飽和特性は第３図の実線
イの如く示されることはよく知られており、冷媒
の種類が特定されればその飽和温度に対する飽和
圧力はこの特性図から求められる。
イの如く示されることはよく知られており、冷媒
の種類が特定されればその飽和温度に対する飽和
圧力はこの特性図から求められる。
従つて、温度−圧力換算回路１８ｂの関数発生
回路の特性をこの冷媒の飽和特性に一致させてお
けば、リキツドタンク３内の気相冷媒の飽和温度
に対応したサーミスタ１２の出力電圧に応じて温
度−圧力換算回路１８ｂからリキツドタンク３内
の気相冷媒の飽和圧力に対応した電圧信号Vpviを
出力することができる。
回路の特性をこの冷媒の飽和特性に一致させてお
けば、リキツドタンク３内の気相冷媒の飽和温度
に対応したサーミスタ１２の出力電圧に応じて温
度−圧力換算回路１８ｂからリキツドタンク３内
の気相冷媒の飽和圧力に対応した電圧信号Vpviを
出力することができる。
ここでリキツドタンク３から膨張弁４までの間
の配管内における圧力損失ΔPr-vは一般には無視
できる程度に小さい。
の配管内における圧力損失ΔPr-vは一般には無視
できる程度に小さい。
しかしこの間の配管が長く引き回わされる場合
にはあらかじめそこでの圧力損失を測定あるいは
算出して関数発生回路の特性をそれに基づいて補
正しておくことが必要である。
にはあらかじめそこでの圧力損失を測定あるいは
算出して関数発生回路の特性をそれに基づいて補
正しておくことが必要である。
膨張弁の出口圧力検出手段は蒸発器５の入口の
冷媒温度を検出するサーミスタ１０と、温度−圧
力換算回路１８ｃとから構成される。
冷媒温度を検出するサーミスタ１０と、温度−圧
力換算回路１８ｃとから構成される。
温度−圧力換算回路１８ｃも周知の関数発生回
路を含んで構成される。
路を含んで構成される。
周知の通り膨張弁４出口から蒸発器５の入口ま
では気液混合の飽和状態にある。従つて膨張弁入
口圧力PV1の検出と同様、第３図の冷媒の飽和特
性に対応する様に関数発生回路の特性を設定する
ことによつて、冷媒の蒸発器入口飽和温度に対応
したサーミスタ１０の出力電圧に応じて温度−圧
力換算回路１８ｃから蒸発器５入口部の冷媒の飽
和圧力PVOに対応した電圧信号VPVOを出力するこ
とができる。
では気液混合の飽和状態にある。従つて膨張弁入
口圧力PV1の検出と同様、第３図の冷媒の飽和特
性に対応する様に関数発生回路の特性を設定する
ことによつて、冷媒の蒸発器入口飽和温度に対応
したサーミスタ１０の出力電圧に応じて温度−圧
力換算回路１８ｃから蒸発器５入口部の冷媒の飽
和圧力PVOに対応した電圧信号VPVOを出力するこ
とができる。
ここで膨張弁４から蒸発器５までの間の配管内
における圧力損失ΔPV-0はリキツドタンク３から
膨張弁までの圧力損失ΔPr-vより更に小さく、ほ
とんど無視できる。これは膨張弁４が一般には蒸
発器５を収納するユニツトケース内に配置され、
同じ雰囲気中で且つ両者の間の配管の長さが極め
て短いからである。従つて蒸発器５入口の冷媒飽
和圧力は膨張弁４出口の冷媒飽和圧力と做し得
る。
における圧力損失ΔPV-0はリキツドタンク３から
膨張弁までの圧力損失ΔPr-vより更に小さく、ほ
とんど無視できる。これは膨張弁４が一般には蒸
発器５を収納するユニツトケース内に配置され、
同じ雰囲気中で且つ両者の間の配管の長さが極め
て短いからである。従つて蒸発器５入口の冷媒飽
和圧力は膨張弁４出口の冷媒飽和圧力と做し得
る。
しかし、より精密にこの部分の圧力を検出する
為にこの部分の圧力損失を測定し、温度−圧力換
算回路１８ｃの関数発生回路の特性を補正するこ
とを阻げるものではない。
為にこの部分の圧力損失を測定し、温度−圧力換
算回路１８ｃの関数発生回路の特性を補正するこ
とを阻げるものではない。
サーミスタ１２の出力信号は更に温度−密度換
算回路１８ｄに入力される。
算回路１８ｄに入力される。
温度−密度換算回路１８ｄも周知の関数発生回
路で構成することができる。
路で構成することができる。
膨張弁４入口の冷媒は液体であるがその密度は
その部分での冷媒の飽和温度に対して第４図に示
す如き相関関係がある。
その部分での冷媒の飽和温度に対して第４図に示
す如き相関関係がある。
膨張弁入口弁の冷媒の飽和温度は前述した如く
圧力損失を無視できるとすればリキツドタンク３
内の気相部の冷媒温度と同一と做すことができ
る。
圧力損失を無視できるとすればリキツドタンク３
内の気相部の冷媒温度と同一と做すことができ
る。
従つて温度−密度換算回路１８ｄを構成する関
数発生回路の特性を第４図の特性に一致させてお
けば、リキツドタンク３の気相部の冷媒温度に対
応した信号電圧を入力することによつて膨張弁４
入口の密度γ1に対応した電圧信号出力Vrを得る
ことができる。
数発生回路の特性を第４図の特性に一致させてお
けば、リキツドタンク３の気相部の冷媒温度に対
応した信号電圧を入力することによつて膨張弁４
入口の密度γ1に対応した電圧信号出力Vrを得る
ことができる。
冷媒流量演算回路１８ｅは周知のマイクロコン
ピユータやＡ／Ｄ変換器で構成できる。
ピユータやＡ／Ｄ変換器で構成できる。
膨張弁開口面積算出回路１８、温度−圧力換算
回路１８ｂ，１８ｃ及び温度−密度換算回路１８
ｄからのそれぞれの出力Va，Vpvi，Vpvp及びVrは
冷媒流量演算回路１８ｅ内のＡ／Ｄ変換器でデイ
ジタル値に変換された後マイクロコンピユータの
RAMに記憶される。
回路１８ｂ，１８ｃ及び温度−密度換算回路１８
ｄからのそれぞれの出力Va，Vpvi，Vpvp及びVrは
冷媒流量演算回路１８ｅ内のＡ／Ｄ変換器でデイ
ジタル値に変換された後マイクロコンピユータの
RAMに記憶される。
マイクロコンピユータのROM内には(3)式を実
行する為の演算フローがプログラムされていて、
所定の周期でRAM内に記憶された諸値を読み出
し、演算フローに従つて冷媒流量を演算する。
行する為の演算フローがプログラムされていて、
所定の周期でRAM内に記憶された諸値を読み出
し、演算フローに従つて冷媒流量を演算する。
演算結果はＤ／Ａ変換され、冷媒流量信号VG
として出力される。
として出力される。
本実施例ではこの冷媒流量信号VGは過熱度の
設定に用いる圧損補正信号の精度向上の為に圧損
値の演算の一要素として利用する。
設定に用いる圧損補正信号の精度向上の為に圧損
値の演算の一要素として利用する。
圧損値は冷媒の流量に応じて２次関数的に変化
するので、この冷媒流量信号VGに応じて圧損値
を補正する様にすれば特公56−16353号に開示さ
れた式で求めることよりはるかに精度よく圧損値
を求めることができる。
するので、この冷媒流量信号VGに応じて圧損値
を補正する様にすれば特公56−16353号に開示さ
れた式で求めることよりはるかに精度よく圧損値
を求めることができる。
この冷媒流量信号は更に次の様な値の演算や判
定に利用できる。
定に利用できる。
(1) 冷媒洩れの検出
圧縮機から吐出される冷媒の流量Gcは圧縮機
の回転数をＮ、圧縮機の体積効率をηV、圧縮機の
比容積をＶとした時次式で与えられる。
の回転数をＮ、圧縮機の体積効率をηV、圧縮機の
比容積をＶとした時次式で与えられる。
Ge＝Kc・Ｎ・ηV／Ｖ ……(6)
（但し、Kcは定数）
ところで圧縮機の体積効率ηVは圧縮機の回転数
Ｎと膨張弁の出入口圧力Pvi，Pvpの関数として与
えられることが知られている。
Ｎと膨張弁の出入口圧力Pvi，Pvpの関数として与
えられることが知られている。
更に圧縮機の比容積ｖは膨張弁出口の圧力Pve
の関数として与えられることが知られている。
の関数として与えられることが知られている。
従つて、圧縮機から吐出される冷媒の流量Ge
は圧縮機の回転数Ｎ、膨張弁出入口の圧力Pvi，
Pvpの関数として与えられる。
は圧縮機の回転数Ｎ、膨張弁出入口の圧力Pvi，
Pvpの関数として与えられる。
かくして求めた圧縮機を通る冷媒流量Geと膨
張弁を通る冷媒流量Ｑとを比較し、予め設定され
ている両者間の関係がくずれた時、例えば、Ｑ》
Geとなつた時冷媒が漏洩していると判断する。
張弁を通る冷媒流量Ｑとを比較し、予め設定され
ている両者間の関係がくずれた時、例えば、Ｑ》
Geとなつた時冷媒が漏洩していると判断する。
(2) 冷力の算出
冷凍サイクルの冷力Ｙは次式により与えられ
る。
る。
Ｙ＝Ｑ（i1−i2）
但し i1：蒸発器入力部のエンタルピ
i2：蒸発器出口部のエンタルピ
しかるに蒸発器入力部のエンタルピi1は蒸発器
出口の温度T2の関数として与えられ、蒸発器出
口部のエンタルピi2は、膨張弁入口圧力Pviの関数
として与えられるので、冷力Ｙはこれら諸値から
算出することができる。
出口の温度T2の関数として与えられ、蒸発器出
口部のエンタルピi2は、膨張弁入口圧力Pviの関数
として与えられるので、冷力Ｙはこれら諸値から
算出することができる。
算出された冷力Ｙを利用して空気側の制御、例
えばエアミツクスドアの開度、ブロワの回転数制
御、モードの切換等々、種々の制御を直接あるい
は間接的に行なうことができる。
えばエアミツクスドアの開度、ブロワの回転数制
御、モードの切換等々、種々の制御を直接あるい
は間接的に行なうことができる。
以上説明した本実施例によれば、膨張弁の出入
口の圧力をこれらと相関関係を有する蒸発器入口
の温度及びリキツドタンクの気相部の温度から換
算する様にしたので、高価な圧力センサを用いる
必要がなく、安価な流量測定装置が得られる。
口の圧力をこれらと相関関係を有する蒸発器入口
の温度及びリキツドタンクの気相部の温度から換
算する様にしたので、高価な圧力センサを用いる
必要がなく、安価な流量測定装置が得られる。
また膨張弁出口の冷媒温度の検出サーミスタを
過熱度測定用に蒸発器入口に取付けられたサーミ
スタと兼用する様にしたので、更にサーミスタの
数を減少できた。
過熱度測定用に蒸発器入口に取付けられたサーミ
スタと兼用する様にしたので、更にサーミスタの
数を減少できた。
次に本発明の変形例、応用例を説明する。
(1) 第１の実施例では電気式膨張弁を用いた冷凍
サイクルについて説明したが、従来から知られ
ている機械式の膨張弁を用いた冷凍サイクルに
も本発明は適用できる。この場合膨張弁の開度
を検出する為に、周知の電磁式ストロークセン
サを用い、ストロークセンサの出力信号SXか
ら開度を算出することができる。また膨張弁が
比例電磁弁式の膨張弁の場合でも膨張弁の制御
信号VXから開度を算出できる。特に弁体を第
２図に示す周知のポペツト弁を用いれば、その
開口面積Ａは次式で求められる。
サイクルについて説明したが、従来から知られ
ている機械式の膨張弁を用いた冷凍サイクルに
も本発明は適用できる。この場合膨張弁の開度
を検出する為に、周知の電磁式ストロークセン
サを用い、ストロークセンサの出力信号SXか
ら開度を算出することができる。また膨張弁が
比例電磁弁式の膨張弁の場合でも膨張弁の制御
信号VXから開度を算出できる。特に弁体を第
２図に示す周知のポペツト弁を用いれば、その
開口面積Ａは次式で求められる。
Ａ＝π・ｘ・sinθ（ds−ｘ・sinθ・cosθ）
但し、ｘ：弁のストローク（ｍ）
ds：オリフイス径（ｍ）
θ：弁頂角（度）
そして弁のストロークｘはストロークセンサ
の出力Sxあるいは膨張弁の制御信号Vxで与え
られるから他の固定値が設定されると電気的に
演算することができる。
の出力Sxあるいは膨張弁の制御信号Vxで与え
られるから他の固定値が設定されると電気的に
演算することができる。
(2) 本実施例では膨張弁入口の冷媒密度γiを冷媒
流量Ｑ算出の一要素として与えたが、冷凍サイ
クルの運転条件の変化が少なく、リキツドタン
ク内の気相冷媒温度の変動巾が比較的狭い場合
は密度γiを一定値、即ち、予め定めた定数と同
様に扱つても良い。この場合は結局流量は膨張
弁出入口の圧力と膨張弁の開度によつて求ま
る。
流量Ｑ算出の一要素として与えたが、冷凍サイ
クルの運転条件の変化が少なく、リキツドタン
ク内の気相冷媒温度の変動巾が比較的狭い場合
は密度γiを一定値、即ち、予め定めた定数と同
様に扱つても良い。この場合は結局流量は膨張
弁出入口の圧力と膨張弁の開度によつて求ま
る。
(3) 本実施例では、膨張弁出入口の圧力を検出す
る為に、蒸発器の入口冷媒温度とリキツドタン
ク内の気相部の冷媒温度を用いたが、前者は蒸
発器入口と膨張弁出口との間の冷媒温度であれ
ばどこで検出しても良いし、後者は凝縮器出口
から膨張弁入口までの間の冷媒温度であればど
こで検出しても良い。冷媒の飽和温度に最も近
い温度を示すリキツドタンクの気相部で検出す
るのが最も良いことは前述した通りである。
る為に、蒸発器の入口冷媒温度とリキツドタン
ク内の気相部の冷媒温度を用いたが、前者は蒸
発器入口と膨張弁出口との間の冷媒温度であれ
ばどこで検出しても良いし、後者は凝縮器出口
から膨張弁入口までの間の冷媒温度であればど
こで検出しても良い。冷媒の飽和温度に最も近
い温度を示すリキツドタンクの気相部で検出す
るのが最も良いことは前述した通りである。
また、コスト上昇を問題としなければ半導体
圧力センサを前記各区間の冷媒流路内に配設し
て直接膨張弁出入口の圧力を検出しても良い。
この時は圧力検出手段は温度−圧力換算手段を
必要とせず、センサからの出力を演算回路１８
ｅに直接入力できる。
圧力センサを前記各区間の冷媒流路内に配設し
て直接膨張弁出入口の圧力を検出しても良い。
この時は圧力検出手段は温度−圧力換算手段を
必要とせず、センサからの出力を演算回路１８
ｅに直接入力できる。
(4) 本実施例では、マイクロコンピユータで構成
される演算回路の前段に温度−圧力換算回路を
設けたが、マイクロコンピユータのROM内に
温度−圧力の換算マツプをプログラムしておい
て、センサからの出力を直接マイクロコンピユ
ータに入力する様にしても良い。
される演算回路の前段に温度−圧力換算回路を
設けたが、マイクロコンピユータのROM内に
温度−圧力の換算マツプをプログラムしておい
て、センサからの出力を直接マイクロコンピユ
ータに入力する様にしても良い。
(5) 本実施例では冷媒流量測定装置と膨張弁開度
制御装置とを独立した回路で構成したが、冷媒
流量演算回路を構成するマイクロコンピユータ
に膨張弁開度の計算式をプログラムし、膨張弁
開度の演算と冷媒流量の演算とを同一のマイク
ロコンピユータで演算することもできる。
制御装置とを独立した回路で構成したが、冷媒
流量演算回路を構成するマイクロコンピユータ
に膨張弁開度の計算式をプログラムし、膨張弁
開度の演算と冷媒流量の演算とを同一のマイク
ロコンピユータで演算することもできる。
以上説明した様に本発明によれば膨張弁の開度
を検出して電気信号に変換すると共に膨張弁前後
の圧力を検出して電気信号に変換し、これら３者
の電気信号から所定の演算式に基づいて冷媒流量
を算出する様にしたので、冷媒流量測定装置を冷
凍サイクルの制御装置の一部として構成でき、試
験装置だけでなく、製品自体に冷媒流量測定機能
を付加できた。その結果膨張弁の開度計算や他の
サイクルの制御信号として冷媒流量を使用できる
様になり、極めて精度の高い冷媒流量の制御がで
き、且つ多機能な冷凍サイクルを得ることができ
る。
を検出して電気信号に変換すると共に膨張弁前後
の圧力を検出して電気信号に変換し、これら３者
の電気信号から所定の演算式に基づいて冷媒流量
を算出する様にしたので、冷媒流量測定装置を冷
凍サイクルの制御装置の一部として構成でき、試
験装置だけでなく、製品自体に冷媒流量測定機能
を付加できた。その結果膨張弁の開度計算や他の
サイクルの制御信号として冷媒流量を使用できる
様になり、極めて精度の高い冷媒流量の制御がで
き、且つ多機能な冷凍サイクルを得ることができ
る。
第１図は本発明の一実施例となるシステム構成
図、第２図は膨張弁の弁体の要部構造図、第３図
は冷媒の飽和特性図、第４図は弁入口冷媒の飽和
温度と密度の関係を示した図である。 １……圧縮機、１ａ……電磁クラツチ、２……
凝縮器、３……貯液器、４……電気式膨張弁、４
ａ……アクチユエータ、４ｂ……弁体、５……蒸
発器、１０，１１，１２……温度センサ、１５…
…制御回路、１５ａ……差動増巾回路、１５ｂ…
…制御目標設定回路、１５ｃ……制御演算回路、
１５ｄ……出力回路、１８……流量演算回路、１
８ａ……開口面積演算回路、１８ｂ……温度−圧
力変換回路、１８ｄ……温度−密度変換回路、１
８ｅ……流量算出回路。
図、第２図は膨張弁の弁体の要部構造図、第３図
は冷媒の飽和特性図、第４図は弁入口冷媒の飽和
温度と密度の関係を示した図である。 １……圧縮機、１ａ……電磁クラツチ、２……
凝縮器、３……貯液器、４……電気式膨張弁、４
ａ……アクチユエータ、４ｂ……弁体、５……蒸
発器、１０，１１，１２……温度センサ、１５…
…制御回路、１５ａ……差動増巾回路、１５ｂ…
…制御目標設定回路、１５ｃ……制御演算回路、
１５ｄ……出力回路、１８……流量演算回路、１
８ａ……開口面積演算回路、１８ｂ……温度−圧
力変換回路、１８ｄ……温度−密度変換回路、１
８ｅ……流量算出回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 冷媒を断熱膨張させる膨張弁を有する冷凍サ
イクルの冷媒流量を測定するものにおいて、前記
膨張弁の上流側圧力を検出する高圧側圧力検出手
段、前記膨張弁の下流側圧力を検出する低圧側圧
力検出手段、前記膨張弁の開度を検出する膨張弁
開度検出手段及び前記両圧力検出手段の出力から
両圧力の差圧を求め、その差圧の平方根と前記膨
張弁開度検出手段の出力との積から前記膨張弁を
通過する冷媒の流量を算出する演算手段とから成
る冷凍サイクルの冷媒流量測定装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載した発明におい
て、膨張弁入口部の冷媒の密度を検出する冷媒密
度検出手段を設け、該検出手段の出力の増減に応
じて前記算出された冷媒流量を増減補正すること
を特徴とする冷凍サイクルの冷媒流量測定装置。 ３ 特許請求の範囲第１項乃至第２項に記載した
いずれかの発明において、前記高・低圧側両圧力
検出手段がそれぞれ前記膨張弁の上流側冷媒温度
を検出する上流側温度検出手段と前記膨張弁の下
流側冷媒温度を検出する下流側温度検出手段と、
両温度検出手段からの出力に基づいて高圧・低圧
側両圧力を求める温度−圧力換算手段から成るこ
とを特徴とする冷凍サイクルの冷媒流量測定装
置。 ４ 特許請求の範囲第１項乃至第３項に記載のい
ずれかの発明において、前記膨張弁開度検出手段
が前記膨張弁のストロークを検出するストローク
検出手段と該ストローク検出手段の出力に基づい
て弁開度を求めるストローク弁開度換算手段とか
ら構成されることを特徴とする冷凍サイクルの冷
媒流量測定装置。 ５ 冷媒を断熱膨張させる膨張弁を有する冷凍サ
イクルの冷媒流量を測定するものにおいて、前記
冷凍サイクルの運転状態に応じて前記膨張弁の目
標開度を演算する演算手段、前記演算手段の出力
に基づいて前記膨張弁を変位させる電磁駆動手
段、前記膨張弁の上流側圧力を検出する高圧側圧
力検出手段、前記膨張弁の下流側圧力を検出する
低圧側圧力検出手段、前記両圧力検出手段の出力
から両圧力の差圧を求め、その差圧の平方根と前
記膨張弁の目標開度演算手段の出力との積から前
記膨張弁を通過する冷媒の流量を算出する冷媒流
量演算手段とから成る冷凍サイクルの冷媒流量測
定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59135304A JPS6115057A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 冷凍サイクルの冷媒流量測定装置 |
| CA000485799A CA1247385A (en) | 1984-07-02 | 1985-06-28 | Apparatus for measuring refrigerant flow rate in refrigeration cycle |
| KR1019850004678A KR860001338A (ko) | 1984-07-02 | 1985-06-29 | 냉동 사이클의 냉매유량 측정장치 |
| US06/751,135 US4653288A (en) | 1984-07-02 | 1985-07-02 | Apparatus for measuring refrigerant flow rate in refrigeration cycle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59135304A JPS6115057A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 冷凍サイクルの冷媒流量測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6115057A JPS6115057A (ja) | 1986-01-23 |
| JPH0565779B2 true JPH0565779B2 (ja) | 1993-09-20 |
Family
ID=15148579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59135304A Granted JPS6115057A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 冷凍サイクルの冷媒流量測定装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6115057A (ja) |
| KR (1) | KR860001338A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020041744A (ja) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 富士電機株式会社 | ヒートポンプ式蒸気生成装置 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0648275Y2 (ja) * | 1988-06-13 | 1994-12-12 | 三菱重工業株式会社 | ヒートポンプ |
| JPH0814438B2 (ja) * | 1988-09-09 | 1996-02-14 | 三菱電機株式会社 | 多室形空気調和装置 |
| JPH02166357A (ja) * | 1988-12-19 | 1990-06-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷媒流量調節弁 |
| FR2862573B1 (fr) * | 2003-11-25 | 2006-01-13 | Valeo Climatisation | Installation de climatisation de vehicule |
| JP4573701B2 (ja) * | 2005-05-31 | 2010-11-04 | 三菱電機ビルテクノサービス株式会社 | 空気調和装置の監視装置 |
| JP2009115325A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-28 | Yazaki Corp | 冷却装置 |
| JP5078817B2 (ja) * | 2008-09-12 | 2012-11-21 | 三菱電機株式会社 | 冷凍サイクル装置 |
| JP2010127568A (ja) * | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | 異常検出装置およびそれを備えた冷凍サイクル装置 |
| JP5036790B2 (ja) * | 2009-11-16 | 2012-09-26 | 三菱電機株式会社 | 空気調和装置 |
| JP2016169893A (ja) * | 2015-03-11 | 2016-09-23 | 株式会社デンソー | 膨張弁装置 |
| WO2026018420A1 (ja) * | 2024-07-19 | 2026-01-22 | ボッシュホームコンフォートジャパン株式会社 | 冷凍サイクル装置および冷媒量検知方法 |
-
1984
- 1984-07-02 JP JP59135304A patent/JPS6115057A/ja active Granted
-
1985
- 1985-06-29 KR KR1019850004678A patent/KR860001338A/ko not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020041744A (ja) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 富士電機株式会社 | ヒートポンプ式蒸気生成装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR860001338A (ko) | 1986-02-26 |
| JPS6115057A (ja) | 1986-01-23 |
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