JPS6025285B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷却装置、詳細には自動車空調装置、の動作を
制御し最高効率を達成しエネルギーを保存する制御装置
に関する。

乗用車、トラック及びバスのような自動車の空調装置は
広く変化する動作条件（例えば、熱負荷及び圧縮機速度
）の影響下にあり、空調装置容量が必ずしも負荷に適合
しているとは限らないので通常は効率的でない。

このような非効率的な動作はエネルギーを浪費し、車の
燃料消費量に大きく影響する。これに対して、本発明の
制御装置は、装置容量が被冷却自動車客室の必要容量に
適するように調整できる独自の方法により冷却装置の動
作を制御するのである。常に装置容量と冷却負荷との適
正なバランスを維持し、エネルギーが浪費されず燃料経
済性が増すのである。本発明の制御装置は、冷却剤が閉
蒸気サイクルを介して蒸発器、可変容積形圧縮機、凝縮
器及び自動膨張装置を有している冷却回路を流れる型の
冷却装置中に組込まれている。

蒸発器中の流速は、冷却装置に冷たい空気が供給される
空間のほぼ一定の目標温度を維持するために制御装置に
より調整される。制御装置は、被温度制御空間に位置す
る第１の温度センサを含む装置からなり実際周囲温度を
示す空間温度信号を供給する。調節可能な装置を有し、
被温度制御空間の目標温度を表わす温度設定点信号を供
給する装置がある。これらの装置は空間温度信号及び温
度設定点信号に応答し、予定の目標最小蒸発器出口温度
を基準とした目標蒸発器冷却剤出口温度を表わす温度制
御点信号を発生する。蒸発器出口に隣接して位置した第
２の温度センサを有する装置は蒸発器出口における冷却
剤の実際温度を表わす蒸発器出口温度信号を供給する。
温度制御点信号及び蒸発器出口温度信号に応答し、目標
制御点温度と実際蒸発器出口温度との温度差の関数とし
て変化する誤差信号を供給する装置がある。また、本発
明の制御装置は誤差信号に応答し、所定の制御点におけ
る蒸発器出口温度を設定するために蒸発器中を流れてい
る冷却剤を調整するように可変容積形圧縮機の容積を変
える装置からなっており、この装置により制御空間を目
標温度に維持する。開示された空調装置は可変容積形圧
縮機１０、凝縮器１２、自動膨張装置すなわち弁１３及
び蒸発器１５を含んでおり、これら４つの装置は直列結
合され通常の閉蒸気サイクル冷却回路を形成している。

冷却剤ガスは圧縮機１０中で圧縮されて凝縮器１２へ供
給され、ここで液体冷却剤に凝縮されて膨張装置１３へ
送られる。この冷却剤は装置１３中で膨張し、主として
液体であるが液体と気体との２相混合体となる。次に、
２相混合体が被冷却自動車客室空間へ供給される空気と
熱交換関係にある蒸発器１５を通って流れるので、熱は
空気から冷却剤へ移され冷却剤全部が気化しガス状態に
なる。蒸発器出口での冷却剤ガスは次に圧縮機吸込口へ
送られる。周知の方法により、ライン１７は蒸発器出口
から自動膨張弁１３への外部圧力フィードバックを供給
し一定蒸発器出口圧力を維持する。冷却回路中の冷却剤
流速を制御するために、蒸発器１５を介して圧縮器１０
の容積が可変にされる。この容積を変えることにより、
圧縮機容量が変えられそのため冷却剤が流れる。圧縮機
１ 川ま米国特許第３８６１８２叫号もこ図示され説明
されているように構成されている。この特許に示された
圧縮機においては、圧縮機吸込口へ曲げられたクランク
ケース空胴内の圧力は順次圧縮機容積を決める複数のピ
ストンのストロークを決定するようになっている。クラ
ンクケースは、（ピストン吹き抜け（ｐｉｓｔｏｎｂｌ
ｏｗ−ｂｙ）と呼ばれる）ピストンを通りクランクケー
スへ入る高圧ガスの漏れにより圧力を正常に保つ。ガス
抜きによりクランクケースから吸入ラインへの吹き抜け
ガスの逃げを調整することにより、クランクケース圧力
は圧縮機容積従って容量を変えるようにできる。このク
ランクケース圧力は調節可能な制限すなわちオリフイス
をガス抜きに入れるようにガス抜きの制御弁を変更して
制御される。ガス抜きラインの制限が大きくなればなる
ほど、クランクケース圧力は大きくなり容積は小さくな
る。いい換えれば、容積はクランクケース圧力と逆の関
係で変化する。クランクケース圧力は吸込及び吐出圧力
間の差の５％ないし１０％間にあるのが望ましい。例え
ば、１４．０６ｋ９／嫌吐出圧及び２．１０９ｋ９／ｃ
活吸込圧（共にｇａｕｇｅ圧）（２０岬ｓｉｇ吐出圧及
び３０ｐｓｊｇ吸込圧）で動作している時、クランクケ
ース圧力は２．７０ｋ９／地ないし３．３０ｋ９／ｃ鰭
（共にｇａｕｇｅ圧）（３８．５なし、し４７ｐｓｉｇ
）に制御されねばならない。本発明の図示実施例におい
て、圧縮機１０内のクランクケ−ス圧力はソレノィド駆
動の制御弁２１により調整され、この弁入口はライン２
２を介してクランクケースへ接続され弁出口はライン２
３を介して圧縮機吸込口へ接続されている。ソレノィド
弁２４の附勢を述べられた方法でパルス幅変調された信
号により）制御することにより、制御弁２１はライン２
２及び２３間に可変オリフィスを効率的に挿入するよう
に調整される。コイル２４はパルス幅変調された信号に
応答して交互に附勢及び消勢される。すなわちオン及び
オフが循回される。コイル２４の附勢が大きければ大き
いほど（すなわち、完全サイクルの持続時間すなわち周
期に対する各附勢時間の比である衝撃係数（ｄｕ○ｃｙ
ｃｌｅ）が大きれば大きいほど）、弁２１による制限は
小さく、クランクケース圧力は小さい。このため、圧縮
機１０の容積にしたがって冷却回路を通る冷却剤流速は
コイル２４の衝撃係数に直接に比例する。コイル２４用
の制御装置を説明する前に、第２図の特性曲線２５を考
察する。

この第２図は（縦軸すなわちｙ軸の）蒸発器効率あるい
は容量を（機軸すなわちｘ軸の）蒸発器出口での冷却剤
温度の関数としてプロツトしたものである。曲線２Ｚ５
により示されているように、この２つの特性は逆比例し
ている。蒸発器冷却剤出口温度が増すと、蒸発器容量は
減る。すなわち、蒸発器の熱伝達係数は、被冷却空気か
らの熱が冷却剤ガスだけで伝達される時よりも２相すな
わち液体及び気体冷却剤混合体により伝達される時が大
きい。液体及び気体混合体が蒸発器を通って移動しなが
ら完全に気化しすべて気体になった後は、空気から取っ
たいかなる付加的な熱もガスを過熱し、蒸発器の効率が
悪くなる。蒸発器を通る冷却剤流速が低くなればなるほ
ど、過熱は大きくなり蒸発器冷却剤出口温度は高くなる
。そのため、蒸発器容量を最大にするように、流速は冷
却剤が蒸発器すべてにわたって２相液体／気体混合体の
ままであるように十分に大きくなければならない。好ま
しくは、冷却剤が蒸発器の終端に達する前に完全にガス
に変換され、非常に少量の過熱が次になされるべきであ
る。そのため、蒸発器出口温度は目標最小レベル以下に
低下してはならない。一方、冷却剤液体は吸込ラインを
通って圧縮機へ流れ込み、圧縮機の構造に損害を生じさ
せる。第２図の点線は図示実施例における目標最４・蒸
発器出口温度を意味する。

曲線２５への点線の交差は装置が動作可能である最高蒸
発器効率を示す。蒸発器出口温度が目標最低値であるよ
うに冷却剤流速が調整された時、目標最小過熱は蒸発器
出口での冷却剤ガス内でなされる。もし出口温度が目標
最低温度以下（すなわち点線２６の左側へ）に低下した
ままであると過熱が不十分であり冷却剤液体は圧縮機へ
流込む。冷却装置が動作する蒸発器出口温度は、冷却容
量がいつでも熱負荷に整合し動作の最も効率的な方法を
供給し最小エネルギー消費量とするように自動的に選択
される。便宜上、第２図の縦軸に沿って選択された目標
蒸発器出口温度は制御点温度として参照される。述べら
れたように、蒸発器を通る冷却剤の流れは、自動車客室
空間を目標空間温度に維持するのに必要とされる適切な
制御点で蒸発器出口温度を確立するように横軸に沿って
自動的に調整される。ここで制御装置について説明する
。

サーミスタ２８である温度センサは空調される車両の客
室空間に位遣されている。例えば、センサ２８は車の計
器板近くに位置できる。センサ２８の一端は基準電位で
ある接地面に接続され、他端は抵抗２９を介してＶ＋で
表わされている正直流電圧源に接続されている。この直
流電圧の振幅は十１０Ｖ前後であり、基準電位の接地面
はＯＶである。第１図中「Ｖ十一の符号を有するすべて
の端子は同一直流電力源に接続されている。サーミスタ
２８は負温度係数を持っておりそのためこのサーミスタ
２８の抵抗は被制御客室空間の実際温度の逆関数となる
。いいかえると、空間温度が増すと、サーミスタ２８の
抵抗は減り、温度センサ２８と抵抗２９との接続点の電
圧に減る。温度センサ２８と抵抗２９との接続点は抵抗
３１を介して集積回路演算増幅器（ＩＣｏｐａｍｐ）３
２の非反転入力すなわち（十）入力へ接続される。

増幅器３２は好ましくは型式３４０１電流モードノート
ン（Ｎｏｒｔｏｎ）増幅器がよい。実際には、図中に示
されている他のＩＣｏｐａｍｐすべて（すなわち参照番
号３９，５１，５７，５８，５９及び６７で示される増
幅器）も好ましくは型式３４０１増幅器がよい。一方、
特に図示されていないが、各ｏｐａｍｐは動作電圧が十
１０ＶであるのでＶ十電圧供給装置に接続される。型式
３４０１ノートン増幅器は入力端に入力電圧ではなく入
力電流を必要とする。

このため、抵抗３１及びＩＣ演算増幅器の入力と直列に
ある全ての他の相対したすなわち等価な抵抗は入力電圧
から入力電流へ変換するために必要とされる。やはりノ
ートン増幅器の特徴としては、両入力が実質的に接地電
位すなわち０電位にあるので加算項に対して良好な信号
絶縁が行なわれる。更に、出力端子と反転入力すなわち
（−）入力端子との間に有極コンデンサが付加されたノ
ートン増幅器は、入力端子における電圧に対して出力電
圧が常に正であるような集積回路を形成する。制御装置
における全信号電圧は接地に対して正である。サーミス
タ２８と抵抗２９との接続点における電圧は車の被空調
空間の実際周囲温度と逆に変化するので、増幅器３２の
（十）入力端子等へ供給された電流信号は実際空間温度
の逆関数として変化しこのためその空間温度を表わす。

客室空間の目標設定点温度は通常は車の運転者により設
定されるがまれには計器板上に取付けられたポテンショ
ンメータ３４の形の調整可能な装置を操作することによ
り行なわれる。そのため、サーミスタ２８とポテンショ
メータ３４は結合され効率的にサーモスタットを構成す
る。このように電流信号は直列抵抗３５を介して増幅器
３２の反転入力すなわち（−）入力へ供給される。この
入力電流（これは目標空間温度を表わすので温度設定点
信号と呼ばれる）の振幅レベルは選択された設定点すな
わちサーモスタット設定に直接に比例する。目標空間温
度が高くなればなるほど、（一）入力端子へ流れる電流
が大きくなる。ノートン型増幅器は、出力電圧が２つの
入力電流信号間の差に比例する差動増幅器として機能す
る。

有極コンデンサ３７があるので、増幅器３２も積分器と
して機能する。増幅器３２の（十）入力端子に流入して
いる電流が（一）入力端子に流入している電流よりも大
きいならば、出力電圧は２つの入力信号間の差により決
まる振幅レベルまで正の方向に徐々に増加する（すなわ
ち、この出力電圧は積分するすなわち上方に伸び懐斜波
形を形成する）。次に、入力信号のどちらかにおいて（
一）入力端子に印加された電流が（十）入力端子に印加
された電流よりも大きくなるように変化があると、出力
電圧は徐々に０電位すなわち援地電位へと負方向に減少
する（すなわち出力電圧は走査すなわち下方向に積分す
る）。増幅器３２の出力電圧は本質的に接地電位にある
２つの入力の電圧以下に下がることはできない。増幅器
３２はこのように空間温度信号と温度設定点信号とを比
較し、実際空間温度と目標空間温度との差の関数として
変化する出力電圧信号を発生する。

この電圧信号は直列抵抗３８により増幅器３９の（一）
入力端子へ加えられる電流信号に変換される。以下に説
明されるように、抵抗３８を通り（−）入力端子へ流れ
ている電流信号は予定の目標最低蒸発器出口温度に関連
した目標蒸発器冷却剤出口温度を効率的に示す。この電
流信号は装置が被制御空間を適切に冷却するために動作
すべきである第２図の機軸上の目標制御点を示すので温
度制御点信号と呼ばれる。いいかえると、制御点温度は
増幅器３２の出力の関数である。サーミスタ４１である
温度センサは、冷却剤が蒸発器を離れた後にその冷却剤
温度を監視するため熱交換関係にある蒸発器出口に物理
的に取付けられるかあるいは隣接して設けられる。温度
セン０サ４１はセンサ２８と同じであり、その抵抗値が
蒸発器冷却剤出口温度に逆比例するように負温度係数を
有している。例えば、もし冷却剤の温度が下がると、サ
ーミスタ４１の抵抗は増し抵抗４２と温度センサ４１と
の接続点の電圧は増す。このタ接続点で発生された電圧
信号は蒸発器出口での冷却剤の実際温度を示し、この電
圧信号の振幅は温度とは逆に変化する。直列抵抗４３に
より、電圧信号は電流信号に変換され増幅器３９の（一
）入力端子へ供給される。そのため、抵抗４３を通って
流れている電流は蒸発器出口温度信号として参照される
。増幅器３９の（−）入力端子へ送られる２つの信号が
あるので、これらの信号の加算が入力端子で生ずる。客
室空間が目標温度よりも冷たくなってもあるいは蒸発器
出口温度が目標制御点より冷たくなっても、増幅器３９
における効果は同じである。抵抗４４と４５からなる分
圧器はこれらの抵抗の接続点で基準電圧を供給し、この
基準電圧は直列抵抗４６により増幅器３９の（十）入力
端子への入力電流に変換される。

この電流信号は、その振幅が蒸発器出口における冷却剤
の目標最低温度を示す基準信号として機能する。図示さ
れている場合については、基準信号レベルは、蒸発器出
口での冷却剤温度が空調装置の正常な動作中は第２図の
点線２６により示された目標最低値以下に低下するのを
防げられることを意味する。増幅器３９は主に差動増幅
器として機能し、その応答特性は帰還抵抗４７により決
められる。

制御装置が点線２６により示される制御点で動作してい
る時以外は、常に０なし、し０十１０Ｖの正電圧であり
誤差電圧信号と呼ばれるこの増幅器３２の出力電圧は入
力電流間の差に基づく基準レベルに関して上（正万向に
）及び下（負方向に）へ変化する。そのため、誤差電圧
信号は目標制御点温度、実際蒸発器出口温度及び目標最
低蒸発器出口温度間の差の関数として変化する。増幅器
３９の出力端での誤差信号の基準レベルは制御点温度が
変化すると変わり、その度に新しい制御点が第２図の機
軸に沿って選ばれ誤差信号が新しい基準レベル近辺で確
立される。制御装置が点線２６により示される制御点で
動作している時、増幅器３９への入力信号は基準レベル
が最大振幅を有し誤差信号がその振幅までに制限される
ような信号である。

制御装置が点線２６の右側のある制御点で動作している
前記以外の時には、誤差信号は基準レベルの上及び下へ
変化する。安定状態条件下では、増幅器３９へ供給され
る入力電流は一定であり、必要な基準レベルに誤差信号
を保つ一定の関係を有する。

次に、増幅器３９の（一）入力端子へ流入している電流
が増加すると、誤差信号は基準レベル以下に減少する。
これに対して、（一）入力端子での入力電流が減少する
と、増幅器３９の出力電圧は基準レベル以上に増加する
。１対の直列接続された抵抗４８及び４９は誤差電圧信
号を誤差電流信号に変換する。

この誤差電流信号は、有極コンデンサ５２があるために
積分器として機能する増幅器５１の反転端子すなわち（
−）入力端子に印加される。電流が増幅器５１のバイア
スレベルを設定する抵抗５３，５４，５５及び５６によ
り（一）入力端子へ供給される。増幅器５１の出力は基
本的に０電位からＶ＋（図示の場合には十１０Ｖ）まで
増幅器の（−）入力端子へ加えられる誤差信号の振幅に
より決められたように変化する。増幅器５１は積分器で
あるから、誤差信号の振幅に変化があるといつでも増幅
器の出力は急激にではなく徐々に増加あるいは減少する
。パルス幅変調された信号は増幅器５１の出力に応じた
波形で発生される。

すなわち、このような信号は負パルス要素と正パルス要
素とが交互に周期的に発生する矩形波である。周波数は
一定であるがその正及び負パルス要素の相対的な幅は増
幅器５１の出力信号により変化する。各正パルス要素の
幅すなわち持続時間が増加するにつれて、各負パルス要
素は比例的に減少する。この逆もいえる。いいかえれば
、完全サイクルの周期すなわち持続時間は一定なので、
正パルス要素の持続時間がある方向に変化した時にはす
ぐ後に続く負パルス要素の幅は逆の方向に変化しなけれ
ばならない。パルス幅変調された信号は、完全サイクル
の持続時間に比べた各正パルスの幅の比である衝撃係数
特性を有している。パルス幅変調された信号の衝撃係数
はソレノィド・コイル２４の附勢すなわち動作衝撃係数
と同じである。パルス幅変調された信号は比較器として
機能する増幅器５７の出力端子に発生される。

増幅器５８及び５９及びそれらの関連回路要素は、直列
抵抗６１を介して増幅器５７の（一）入力端子へ三角波
形電流信号を印加する周知の三角波発生器すなわち発振
器を構成する。この信号の周波数は４１／秒すなわち４
ＨＺ程度である。更に、増幅器５１の出力端子における
電圧信号が抵抗６２を介して（一）入力端子へ電流信号
として加えられる。この２つの電流信号の和が（一）入
力端子に生ずる。いいかえると、三角波形は基本的には
増幅器５１からの出力信号に重ねられる。固定基準レベ
ルは増幅器５７の（十）入力端子で確立される。（一）
入力端子へ流れる正味の電流は（三角波の周波数で）（
十）入力端子に流れている基準電流レベルの上と下とに
交互に変化する。（一）入力端子への入力電流が（十）
入力端子への入力電流以下に低下する度に増幅器５７の
出力電圧は接地すなわち０レベルからＶ＋すなわち＋１
０Ｖまで急激に切換わり、（一）入力端子への電流が（
十）入力端子への基準電流よりも大きくなるまでそのま
まの状態にある。（一）入力端子への電流が基準電流よ
りも大きくなった瞬間に、出力電圧は高レベルから低レ
ベルすなわち０レベルへ切換わる。増幅器５１の出力端
子から流れている電流が大きくなればなるほど、増幅器
５７の出力が０電位に確立される時間間隔が長くなり、
この出力が高電位レベルにある時にはこの時間は短かく
なる。このように、増幅器５７の出力は、１０ピーク・
ピーク振幅を有するパルス幅変調された矩形波信号であ
る。この交互に正及び負パルスをとるパルスの相対幅は
増幅器５１の制御の下に変調される。このパルス幅変調
された信号の衝撃係数は全サイクルすなわち、１正パル
ス要素と１負パルス要素の全持続時間に対する１正パル
ス要素の時間々隔を比である。パルス幅変調された信号
はトランジスタ６４及び６５及びその関連回路要素から
なるソレノィド駆動器を動作し、この信号が効率的にソ
レノィド・コイル２４へ加えられる。

コイル２４の左側端子で十１２Ｖが車の電圧調整器から
得られる。各正パルスがある間に増幅器５７の出力が高
レベルに確立されると、トランジスタ６４及び６５が導
通しコイル２４の右側端子は基本的には接地となる。こ
れによりコイルの両端に全直流１２Ｖが加えられる。負
パルスが発生している間に増幅器５７の出力が低レベル
すなわち０レベルにあると、トランジスタ６４及び６５
は非導通となりコイル２４は消勢される。コイル２４が
正パルスだけにより附勢されるので、コイル２４の衝撃
係数はパルス幅変調された信号の衝撃係数と同じであり
かっこの信号の衝撃係数により決められることは明らか
である。この衝撃係数が大きくなればなるほど、ライン
２２と２３との間の弁２１による制限は少なくなり、ク
ランクケース圧力は低くなり更に圧縮機容積は大きくな
る。増幅器５７の出力が高レベルにある時、この間隔の
持続時間は増幅器５１の出力信号に逆比例するので、衝
撃係数したがって圧縮機容積等は増幅器５１の出力に対
して逆に変わる。通常の条件下では、増幅器３９の（十
）入力端子への入力電流は蒸発器出口における冷却剤が
第２図の点線２６で示される目標最小値以下に減少しな
いようにする。

自動車の空調装置における圧縮機は通常はその自動車の
エンジンにより駆動すなわち回転されるので、高速動作
中（例えば、エンジン速度の急速な増加があった時にダ
ウンシフト状態中）は冷却剤流速は増し蒸発器出口温度
は目標最小値以下に落ちる。液体冷却剤が圧縮機吸込口
に送られるほどこの温度が低くなるのを防ぐために、保
護回路が制御装置中に含まれている。詳しくいうと、比
較器として動作する増幅器６７は直列抵抗６８を介して
接続された蒸発器出口温度信号を受ける非反転入力すな
わち（十）入力を有している。抵抗７１，７２及び７３
は、蒸発器出口で冷却剤に許される絶対最小レベルを表
わす基準電流信号を反転入力すなわちく−）入力端子へ
印加する。当然、この温度は目標最小値以下であり、そ
のため第２図の点線２６の左側にある。しかしこの温度
は依然として蒸発器中を通っている全冷却液が気化でき
るだけ十分高い。通常の条件下では、増幅器６７の（十
）入力端子へ流入している電流（一）入力端子へ流入し
ている基準電流よりも少なく、この増幅器の出力は基本
的には０電位すなわち接地電位にある。

蒸発器出口温度が絶対最小レベルへ低下すると、（十）
入力端子への電流は（一）入力端子への電流よりも大き
く「増幅器６７の出力電圧は急激に０からＶ＋すなわち
十１０Ｖへ切換わる。この出力電圧は抵抗７４及び７５
を介してそれぞれトランジスタ７６及び７７のベースへ
加えられる。抵抗７８，７９及び８１は出力電圧を増幅
器５１の（十）入力端子への入力電流に変換する。増幅
器６７の出力がＶ＋である時、トランジスタ７６及び７
７は導通となりこれにより抵抗５５及び５６の接続点及
び抵抗４８及び４９の接続点が接地となる。同時に、増
幅器５１の出力を上方へ（すなわち正に）Ｖ＋まで積分
させるのに十分な振幅を有した電流が増幅器５１の（十
）入力端子へ供給される。この出力はＶ＋で安定する。
制御装置の動作説明において、空調装置が最初に稼動し
ている時、空調される車客室空間の周囲温度はサーモス
タット設定によりすなわちポテンショメータ３４の調整
により確定される目標設定点温度よりも幾分高い。

この時に、増幅器３２の（−）入力端子へ流入している
電流は（十）入力端子への電流よりも幾分大きく、この
ため増幅器３２の出力を基本的に０電位にしておくこと
ができる。一方、蒸発器出口における冷却剤温度は始動
時に比較的暖かいので温度センサ４１及び抵抗４２の接
続点での電圧が比較的低い。このため、（抵抗３８を通
って流れる）温度制御点信号及び（抵抗４３を通って流
れる）蒸発器出口温度信号共に低振幅であり、増幅器３
９の（十）入力端子へ流入している（目標最小蒸発器出
口温度を表わす）基準電流よりも十分に小さい。その結
果、増幅器３９の出力端子に生ずる誤差電圧信号は最高
レベルとなり、このため増幅器５１の（一）入力端子に
流入している誤差電流信号が（十）入力端子へ流入する
電流よりも十分に大きくなるようにされる。当然、この
時は増幅器６７の出力電圧が０であるのでトランジスタ
７６及び７７は非導通である。増幅器５１の出力はこの
ように０電位にとどまり、この結果として増幅器５７の
出力端子で発達したパルス幅変調された信号は最大衝撃
係数を示す。この最大衝撃係数は圧縮機１０を最大容積
で順次動作させ、そのため閉蒸気サイクル冷却回路を通
る冷却剤の流れを最大にする。この高速冷却剤の流れは
、蒸発器出口温度が点線２６により示される目標最小値
に達するまでこの世口温度を減少させる。出口温度が目
標長々・値になった時、増幅器３９の（一）入力端子へ
導入している電流は自動的に蒸発器出口温度を目標最小
値に維持するように調整する。この温度が目標最小値よ
Ｚりも低くなると、（一）入力端子への入力電流は増加
し誤差信号を減少させ蒸発器出口温度が目標最４・値に
戻るのに必要な衝撃係数に低下させる。制御装置は点線
２６により示される制御点で動作を続け、空間が目標設
定点温度に冷却されるまで被制御空間へ送られる空気に
対して冷却がなされる。この冷却期間はいよいよ「低下
期間（ｐｕｌｌ−ｄｏｗｍｐｅｒｉｏｄ）」と呼ばれる
。最終的に目標空間温度に達した時に、増幅器３２への
２つの入力電流は等しくこの時は出力はない。しかし、
次に被制御空間は幾分冷たくなるので、増幅器３２の（
十）入力端子へ流入する電流は（一）入力端子への電流
よりも多くなり、その出力は上方へ積分され、そのため
抵抗３８を介して増幅器３９の（一）入力端子へ流れて
いる電流が増加する。この時増幅器３９の出力端での誤
差電圧信号は新しい基準レベルと減少し、被制御空間が
設定点よりも冷えないように衝撃係数を減少させ冷却剤
流速を低下させる。安定状態条件はこれで蓬せられ制御
装置は平衝している。

増幅器３２の出力電圧は０から一定正しベルまで上方に
積分された。実際空間温度が目標空間温度に等しい限り
この出力電圧は一定正しベルにある。蒸発器を通る冷却
剤流速はこれで低下期間中の流速よりも小さいので、蒸
発器出口温度は高くなり制御点は第２図の機軸に沿って
右へ移動する。例示するため、新しい制御点温度が点線
８４により示されているものであるとする。このように
実際蒸発器出口温度が増幅器３２により生ずる出力電圧
振幅の関数なので、増幅器３２の出力は予定の目標最小
蒸発器温度に関連した目標蒸発器冷却剤出口温度を効率
的に表わす。従って、増幅器３２の出力信号は温度制御
点信号として参照される。新しい制御点（点線８４）は
熱負荷要求に整合し、制御装置はこの制御点付近で安定
し自動的に被制御空間を目標設定点温度に保ち、同時に
、圧縮機容量と冷却剤流速とを熱負荷を満たすのに必要
とする分より少し高い程度に保つ。

そのため、エネルギーは保持され、空調装置を駆動する
のに役立つ車の燃料消費量は最小にされる。熱負荷が一
定であり、サーモスタットが同じ設定である限り、増幅
器３２の出力電圧は一定であり誤差信号は同一基準レベ
ルにある。もしなにかにより安定状態条件が覆えるとす
なわち不平衡になると、制御装置はこれらの条件を維持
するように制御装置自体を自動的に再調整する。もし今
（外部温度が高くなったとして）熱負荷に増加があり空
間が目標値よりも暖かくなりつつあると、増幅器３２の
出力電圧は徐々に減少し始め（すなわちこの増幅器は下
方に積分する）増幅器３９の出力端子における誤差信号
は新しい基準レベルへ増加し、これにより衝撃係数が増
し冷却剤流速が増す。

このため被制御空間が目標温度へ戻るように蒸発器出口
温度が低められる。ここで制御点は点線８４の左側へ設
けられ、増幅器３２ ．の正の出力電圧は蒸発器出口を
必要な制御点に維持するために新しい振幅で安定する。
もちろん、車の運転者がサーモスタットを低めたならば
同じ動作が生ずる。これに対して、もし熱負荷に減少が
あったりあるいは運転者がサーモスタットの設定を増す
ならば、増幅器３２の出力は上方に新しい振幅レベルま
で積分され冷却剤流速は蒸発器出口温度を増すように（
制御点を右側へ移して）減少し被制御空間への冷却を低
める。

この結果として、この空間は目標温度に維持される。安
定状態条件中にサーモスタットの設定が変化されず熱負
荷が一定でありこのため増幅器３２により発生された温
度制御点信号が一定である時には、蒸発器出口温度は目
標制御点に固定して保たれる。

増幅器３２から受取った信号が一定ならば、制御点が常
に一定であるように冷却剤流速を制御装置において調整
することにより前記のことは達成される。蒸発器出口温
度が増加すると、例えば抵抗４３を通って増幅器３９の
（一）入力端子へ流れている電流は減少しこの増幅器出
力は冷却剤流速を増し蒸発器出口温度を目標制御点に維
持するように増す。同様に、蒸発器出口が冷たくなりす
ぎるようだと、増幅器３９の出力は蒸発器出口が目標制
御点温度にあるように冷却剤流速を更に低めるように減
少する。そのため、蒸発器により満たされるべき熱負荷
要求が基本的に一定である時、制御装置は蒸発器出口温
度及び空間温度共に一定目標レベルに自動的に維持し、
圧縮機容量及び冷却剤流速はこれらの一定温度を維持す
るのに必要とする値よりも幾分高い。当然、圧縮機１０
は通常車のエンジンにより回転されるので、圧縮機の毎
分当りの回転数（ＲＰＭ）はエンジン速度の関数であり
冷却剤流速はエンジン速度が変化するにつれて変化する
。

しかし制御装置はどのようなＲＰＭ変化も自動的に補償
する。冷却剤の流れが増加しつつある。例えば蒸発器出
口温度は低下しこの低下は増幅器３９の出力端子での誤
差信号を減少させる。この結果、空間温度を目標設定点
に保つ流速レベルまで流速を減少するのに必要な程度ま
で圧縮機容積が減少する。逆に、エンジン速度が減少す
ると、目標空間温度を維持するために必要とされる冷却
剤の流れを増すために圧縮機は自動的に制御される。異
常条件下でエンジン速度に急な上昇があった時、例えば
エンジンがダウンシフト（ｄｏｗｎｓｈｉの された時
、制御回路の保護回路は湿り蒸気が圧縮機吸込口に入る
程度まで冷却剤の流れが増加するのを防止する。

圧縮機が非常に遠く回転され蒸発器出口温度が（点線２
６の左側へある）許容された絶対最小レベルまで低下し
た時、増幅器６７の出力がＯＶからＶ＋すなわち十１０
Ｖに急に切換わった結果増幅器６７の（十）入力端子に
おける入力電流は（一）入力様子へ流入している電流よ
り大きい。トランジスタ７６及び７７はすぐに導通し抵
抗５５及び５６の接続点と抵抗４８及び４９の接続点と
を接地する（これにより誤差信号を無視し無効にする）
、一方同時に電流が増幅器５１の（十）入力端子へ供給
されその出力を上方に積分せしめ衝撃係数を減少せしめ
る。冷却剤流速はこのように大きく減少され気化されな
い冷却剤は吸込口へは達しない。蒸発器出口温度が絶対
最小値より上に上昇した時、増幅器６７は正常状態に戻
り（ここでその出力は０であり）、制御装置の正常動作
が開始される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷却装置の制御装置の実施例を示す図
である。 第２図は制御装置の動作特性曲線を示す図である。符号
説明、１０：可変容積形圧縮機、１２：凝縮器、１３：
自動膨張弁、１５：蒸発器、３２，５１：積分器、３９
：差動増幅器、５７，６７：比較器。 第２図 図 鶴

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷却剤が蒸発器、可変容積形圧縮機、凝縮器及び自
   動膨張装置を有する閉蒸気サイクル冷却回路を通つて流
   れる冷却装置の制御装置であつて、蒸発器を通る冷却剤
   流速を調整して、冷却された空気が冷却装置により供給
   される空間のほぼ一定の目標温度を維持する制御装置に
   おいて、 被温度制御空間の実際周囲温度を表わす空間
   温度信号を供給する装置２８−３１、 被温度制御空間
   の目標温度を表わす温度設定点信号を供給する装置３４
   ，３５、 前記空間温度信号及び前記温度設定点信号に
   応答して、予定目標最小蒸発器出口温度を基準とした目
   標蒸発器冷却剤出口温度を表わす温度制御点信号を供給
   する装置３２，３７，３８、 蒸発器出口における冷却
   剤の実際温度を表わす蒸発器出口温度信号を供給する装
   置４１−４３、 前記温度制御点信号及び前記蒸発器出
   口温度信号に応答して、目標制御点温度と実際蒸発器出
   口温度との差の関数として変化する誤差信号を供給する
   装置３９，４４−４７、及び 前記制御点での蒸発器出
   口温度を確定するために前記誤差信号に応答して、可変
   容積形圧縮機１０の容積を変えて蒸発器を通つて流れて
   いる冷却剤を調整し、これにより被制御空間を目標温度
   に維持する装置４８−６５，２１−２４、 から成るこ
   とを特徴とする制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の制御装置において、前
   記誤差信号は前記第１の基準信号が一方の入力に加えら
   れる差動増幅器により発生され、前記差動増幅器の他方
   の入力は前記温度制御点信号と前記蒸発器出口温度信号
   との和を受信することを特徴とする制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の制御装置において、前
   記温度制御点信号が前記空間温度信号と前記温度設定点
   信号とを比較する積分器３２，３７により発生されるこ
   とを特徴とする制御装置。