JP3474972B2 - Automotive air conditioners - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用空調装置
に関し、特に前席用蒸発器および後席用蒸発器への冷媒
の流れをそれぞれ独立して制御できるようにした電動弁
を用いた自動車用空調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車内を複数の領域に分けて空調したり車
載冷蔵庫を有するような従来のカーエアコン用冷凍サイ
クルは、図6に示すように、冷媒圧縮機1と、冷媒凝縮
器2と、受液器3と、電磁弁41と、膨張弁42と、冷
媒蒸発器5と、レシーバタンク6とから構成され、各装
置の間を管路9で接続して冷媒循環路を形成している。
膨脹弁42は、冷媒蒸発器5の出口側に設けたセンサ8
1が検出した出口側温度によってその開度が制御され、
冷媒蒸発器5に流入する冷媒の流量が制御される。冷媒
蒸発器5は、前席用の系統を構成する前席用冷媒蒸発器
5aと、後席用の系統を構成する後席用冷媒蒸発器5b
と、冷蔵庫用の系統を構成する冷蔵庫用冷媒蒸発器5c
が配設されている。各冷媒蒸発器5の冷媒入口側には、
電磁弁41a,41b,41cと膨脹弁42a,42
b,42cが図示したようにそれぞれ直列に挿入されて
各系統を構成している。
【0003】このような、カーエアコン用冷凍サイクル
では、例えば後席に乗員がいない場合は、後席用冷媒蒸
発器5bの冷媒入口側に配設した電磁弁41bを閉じ
て、冷房出力の無駄をなくし、冷房出力の効率向上を計
っている。
【0004】このようなカーエアコン用冷凍サイクルで
は、いずれかの系統を使用して冷房運転中に、他の系統
の冷媒蒸発器5の入口側電磁弁41を開弁として冷房を
開始するとき、この電磁弁41を急に開弁すると、電磁
弁入口側の高圧液冷媒が膨張弁42を経て冷媒蒸発器5
の低圧ガス冷媒に急激に放出され、流体(冷媒)の脈動
と異常な圧力変化による振動騒音(空砲を撃ったような
騒音)が配管部に発生し、車室の静粛性を損うという問
題があった。
【0005】さらに、複数の系統を使用して冷房運転中
にいずれかの系統の冷房運転を停止するとき、その系統
の電磁弁41を急に閉じると、凝縮器2から受液器3及
び膨張弁42を経て冷媒蒸発器5に向う冷媒の流れが急
にせき止められるので、冷媒の脈動(水撃作用:ウオー
タハンマ現象)による振動騒音が配管部に発生し、車室
の静粛性を損うという問題があった。
【0006】この騒音の発生は、自動車のような閉鎖さ
れた狭い空間においては極めて大きな不快因子となり、
できるかぎり減少させることが必要となる。このとき、
自動車用空調機では、冷媒の配管を車室内近傍に設けざ
るを得ないことから配管における騒音の発生自体を抑え
ることが特に必要となる。これに対処するために、配管
に防音処理を施すことが考えられるが、費用の観点およ
び重量増加等の観点から問題がある。
【0007】これらの騒音発生の問題は、従来のカーエ
アコン用冷凍サイクルに開閉弁として用いられる電磁弁
の動作特性に依存して、生じるものであった。すなわ
ち、この電磁弁は、電磁コイルに電源を通電するとプラ
ンジャが開弁方向に瞬時に移動して開弁し、電源を切る
とプランジャが閉弁方向に瞬時に移動して閉弁する構造
であることから、電磁弁の開閉によって冷媒の急激な流
れ込みや遮断が生じることによって発生するものであっ
た。
【0008】また電磁弁は、その動作中常に電圧を印加
しておく必要があり、動作状態では常にエネルギーを消
費するものであった。したがって、自動車用空調機のよ
うに、エネルギーの消費を極力抑える必要がある場合に
は、電磁弁の使用は問題があった。さらに、電磁弁を使
用する場合には冷媒の流量を制御するための膨脹弁を併
用する必要があるので、部品点数および重量が重くな
り、自動車用空調機に採用するには問題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、カーエアコ
ン用冷凍サイクルにおける上記従来の問題を解消するた
めになされたもので、冷媒蒸発器5の冷媒入口側に設け
た開閉弁41をゆるやかに開閉する構造のものとするこ
とによって、開閉弁の開閉動作時の冷媒の流量の変化を
ゆるやかなものにして、開弁時の流体の脈動による振動
騒音の発生や閉弁時のウオータハンマ現象による振動騒
音発生を防ぐようにした自動車用空調装置を提供するこ
とを目的とする。
【0010】さらに、本発明は、開閉弁の消費エネルギ
ーを減少させるとともに、小型で軽量な開閉弁とし、装
置全体の小型化および軽量化を図り、自動車の動力性能
および燃費向上に寄与することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、複数の冷媒蒸発器を有し、圧縮機によっ
て圧縮された冷媒を各冷媒蒸発器に供給する冷凍サイク
ルを有する自動車用空調装置において、前記各冷媒蒸発
器への冷媒用管路に設けた冷媒の流量を制御する開閉弁
と、該開閉弁の開閉速度を制御する制御手段とを具備
し、前記開閉弁を不完全閉止電動弁とした。
【0012】
【0013】
【0014】
【作用】上記電動弁は、自動車用空調機冷凍サイクルの
冷媒蒸発器の温度にもとづいたパルス信号によってその
開閉動作をゆるやかに制御することができるので、冷媒
蒸発器への冷媒の流入または遮断を緩慢に増減させ、上
記冷媒蒸発器への冷媒の流量の制御を正確にかつゆるや
かに行うことができ、冷媒の急激な変化を抑えて、異常
振動騒音の発生やウオータハンマ現象による異常音の発
生を防止することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例を説明する。図1は、本発明に係る自動車用空調装置
の冷凍サイクルの概念図である。図において、図6と同
一符号は同一または均等部分を示している。この発明の
自動車用空調装置の冷凍サイクルは、前席用の蒸発器系
統と後席用の蒸発器系統の二つの蒸発器系統を有する例
を用いて説明する。
【0016】自動車用空調機の冷凍サイクルは、圧縮機
1と、凝縮器2と、受液器3と、電動弁4と、冷媒蒸発
器5と、レシーバタンク6と、前記蒸発器5の入口側の
冷媒温度を検出する例えば感温抵抗素子からなる第1の
温度検出器7と、前記蒸発器5の出口側の冷媒温度を検
出する例えば感温抵抗素子からなる第2の温度検出器8
とから構成され、各装置は、冷媒を流す管路9によって
接続され冷媒循環路を形成している。さらに、この自動
車用空調機は、制御装置10によって、電動弁の開閉が
制御される。制御装置10は、演算部11と、入力回路
12と、出力回路13とからなるマイクロコンピュータ
で構成することができる。入力回路12には、第1の温
度検出器7および第2の温度検出器8の出力が入力さ
れ、出力回路13からは、電動弁4の駆動信号が出力さ
れる。制御装置10は、蒸発器5の入口温度と出口温度
から蒸発器5へ供給する冷媒の流量を計算し、それに対
応した電動弁の駆動量を演算する。
【0017】このような自動車用空調機の冷凍サイクル
に用いる電動弁10としては、図2に示されるようなス
テッピングモータによって駆動される一般的な電動弁4
が用いられている。ステッピングモータによって駆動さ
れる電動弁4は、配管91と配管92の間に設けたオリ
フィス44と、ステッピングモータ49によって回転さ
れるニードル43とから構成される。ニードル43は、
送りネジ45を介してステッピングモータ49のロータ
46に結合されている。ロータ46は、冷凍サイクル側
と外部とを分離するキャン47の外側に設けたステータ
(駆動巻線)48に通電することによって駆動回転され
る。ステッピングモータ49を駆動してニードル43を
軸方向に上下させてオリフィス44とニードル43との
間の隙間を変化させることによって、オリフィスを流れ
る冷媒の流量を調節する。
【0018】このようなステッピングモータの駆動は、
次のようにして行われる。すなわち、図3は、ステッピ
ングモータ49のロータ46と駆動巻線48の配置関係
を示す概念図であり。図4は、駆動巻線48に印加され
る電圧のタイミングを示すチャートである。図3に示す
ステッピングモータは、4個の駆動巻線W1〜W4を有し
ており、駆動巻線W1,W2は同一の極性であり、駆動巻
線W3,W4は他の同一極性とされている。このステッピ
ングモータを2相駆動する場合の駆動パルスのタイミン
グを図4を用いて説明する。各駆動巻線W1〜W4には、
それぞれ駆動用パルスP1〜P4が弁の開放方向または閉
鎖方向に応じた所定の順序で印加される。永久磁石から
なるロータ46は、供給パルス数に応じた回転角度だけ
所定方向に回転する。すなわち、始動時の時間t0で
は、まず巻線W1に電圧が印加され、時間t1では、巻線
W1,W2に電圧が印加される。次いで時間t2では巻線
W2,W3に、時間t3では巻線W3,W4に、時間t4では
巻線W4,W1に電圧が印加される。さらに、時間t5で
は巻線W1,W2に、すなわち時間t1と同様に電圧が印
加される。以下、順に駆動巻線に電圧を印加することに
よってロータ46は、所定の角度で回転を続ける。この
電圧印加順序を変更することによってロータの回転方向
を変更することができ、電動弁の開方向と閉方向を制御
することができる。
【0019】上記ロータ48の回転は、送りネジ45を
介してニードル43の上下方向の運動となり、ニードル
弁43とオリフィス44との間の隙間が回転角度に比例
して変化する。この結果、冷媒の流量は、パルス数つま
り弁開度に応じて図5に示す流量特性図のように制御さ
れる。この流量特性図において、横軸は、パルス数つま
り弁開度を示し、縦軸は、冷媒流量(l/min)を示して
いる。図中、領域Aは、弁開度に比例して流量が変化す
る通常の電動弁の動作を行うよう制御されるリニヤ制御
部であり、また領域Bは、弁を全開にした冷媒の一方向
流れの制御領域である。このように変節点のある特性
は、ニードル43の先端を図2に示すような形状とする
ことによって得ることができる。
【0020】以下、このような構成の電動弁を備えた、
自動車用空調機の冷凍サイクルの動作について説明す
る。まず、前席系統の冷房運転を行なっているときの状
態を説明する。このとき前席系統の電動弁4aは開とさ
れ冷媒蒸発器5aに冷媒が流れ、前席側の冷房が行なわ
れている。冷房の温度制御は、制御装置10で、第1の
温度検出機7aからの入力された冷媒蒸発器5aの冷媒
入口側温度と、第2の温度検出器8aから入力された冷
媒蒸発器5aの冷媒出口側温度と、その他室温や設定温
度などの複数のパラメータに基づいて演算された弁開度
に関するデータ(この場合、回転方向およびパルス数)
が、電動弁4aの駆動ステッピングモータに出力されて
行なわれる。すなわち、冷媒の流量を多くするときに
は、弁開度をより大きくする順序のパルスを発生し、冷
媒の流量を減少するときには、弁開度をより小さくする
順序のパルスを発生する。
【0021】この状態で、後席系統の冷房運転を開始す
るときには、まず、後席系統の電動弁4bを開くことが
必要となる。このとき電動弁4bを急速に開くと、電磁
弁の場合と同様に冷媒の脈動と異常な圧力変化による振
動騒音が発生してしまうので、パルスモータの駆動速度
を落し、冷媒の流量の増加割合をゆるやかなものとする
ことが必要となる。ステッピングモータのようなパルス
モータにあっては、印加するパルス速度(周波数)を制
御することによって、任意の回転速度に制御することが
可能であるから、本発明にあっては、演算部10が、空
調運転開始指令があったときもしくは新たな系統の空調
運転の開始指令があったときには、電動弁駆動用ステッ
ピングモータの駆動パルスの周波数を下げて出力するこ
とによってステッピングモータの回転速度を下げ、弁の
開速度をゆるやかにして、振動騒音の発生を阻止する。
以下、二つの系統は、それぞれの系に対して通常の周波
数のパルス発生を行なって運転できる。
【0022】次いで、前席系統と後席系統の2系統の冷
房運転が行なわれているときに、一つの系統の運転を停
止する場合の動作について説明する。空調運転の停止の
指令を受けた制御装置10は、運転開始時と同様に、電
動弁駆動用ステッピングモータの駆動パルスの周波数を
下げて出力することによってステッピングモータの回転
速度を下げ、弁の閉速度をゆるやかにして、振動騒音の
発生を阻止する。以下、残りの系統は、通常の周波数の
パルス発生を行なって運転される。
【0023】以上の制御は、制御装置10の演算部11
に格納されているプログラムによって実行されている。
したがって、電動弁4は、予め定められたプログラムに
従って開閉制御され、冷媒は、図5に示すAの領域で変
化するので、高圧の冷媒が急激に冷媒蒸発器に流入した
り、流れている冷媒が急激に遮断されることがなくな
る。
【0024】図7は、本発明に用いる電動弁の他の実施
例の要部を示す図であり、電動弁の閉弁時でも冷媒の流
量が所定量確保できるように、閉弁状態時に閉止されな
い不閉止弁の構成を示す。図において、不閉止弁の閉弁
状態における弁体43とオリフィス44の関係を示す説
明図である。本実施例にあっては、オリフィス44の内
径寸法H1に比べて、弁体43の外径寸法D1を小さく形
成してある。したがって、弁体43がオリフィス44内
に挿入された閉弁状態にあっても、最小限の流路が形成
されており、少量の冷媒の流れが確保される。弁体43
の先端部はテーパー部51のテーパー角度を変更するこ
とによって、弁体のリフト量に比例して増加する流量変
化を選択することができる。
【0025】本実施例の電動弁にあっては、図8に示す
特性を得ることができる。曲線C12は、閉止状態の弁体
43がオリフィス44内をリフトL2まで上昇する間の
変化を示し、この間、流量は所定流量Q1のまま変化せ
ず一定である。曲線C10は、リフトがL2以上となって
テーパー部51が弁座50から抜き出されていく間の弁
ホルダのリフトに対する流量の変化を示しており、弁体
43の引出料に比例して流量は増加していく。
【0026】このような不閉止弁の電動弁を用いること
によって、最も流量がしぼられたときにも最小限の流量
を確保することができるので、弁を閉じたときに配管内
の圧力が急激に変化することを減少させることができ、
閉弁時の配管のウォータハンマ現像による振動騒音をさ
らに少なくすることができる。
【0027】なお、以上の説明では冷房時について述べ
たが、暖房時についても冷媒の流れる方向を逆向きにす
るだけであるから、冷媒の急激な変化を抑えることがで
きるのは勿論である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
複数の冷媒蒸発器を備えた自動車用空調装置の冷凍サイ
クルにおいて、冷媒蒸発器への冷媒の流入をゆるやかに
実現することができるとともに、冷媒蒸発器に流れてい
る冷媒の流れをゆるやかに遮断することができるので、
異常振動騒音を有効に防止できる。
【0029】本発明によれば、配管に防音処理を施すこ
となく異常振動騒音の発生を防止することができ、極め
て限定された閉鎖された空間を冷房または暖房する自動
車用空調機にとって極めて有効である。
【0030】さらに、本発明は、従来の電磁弁と膨脹弁
からなる開閉手段に変えて小型で開閉角度と開閉速度を
自由に制御できる電動弁を用いたので、開閉弁の消費エ
ネルギーを減少させるとともに、小型で軽量な開閉弁と
し、装置全体の小型化および軽量化を図り、自動車の動
力性能および燃費向上に寄与することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air conditioner for a motor vehicle, and more particularly, to independently controlling the flow of refrigerant to a front seat evaporator and a rear seat evaporator. The present invention relates to an air conditioner for a vehicle using a motor-operated valve. 2. Description of the Related Art A conventional refrigeration cycle for a car air conditioner in which the inside of a car is divided into a plurality of areas and air-conditioning is carried out or a car-mounted refrigerator is provided, as shown in FIG. 2, a liquid receiver 3, an electromagnetic valve 41, an expansion valve 42, a refrigerant evaporator 5, and a receiver tank 6. Each device is connected by a pipe 9 to form a refrigerant circulation path. are doing.
The expansion valve 42 is provided with a sensor 8 provided on the outlet side of the refrigerant evaporator 5.
The degree of opening is controlled by the outlet temperature detected by 1,
The flow rate of the refrigerant flowing into the refrigerant evaporator 5 is controlled. The refrigerant evaporator 5 includes a front-seat refrigerant evaporator 5a that forms a front-seat system, and a rear-seat refrigerant evaporator 5b that forms a rear-seat system.
And a refrigerant evaporator 5c for a refrigerator constituting a system for a refrigerator
Are arranged. On the refrigerant inlet side of each refrigerant evaporator 5,
Solenoid valves 41a, 41b, 41c and expansion valves 42a, 42
b and 42c are inserted in series as shown to constitute each system. In such a refrigeration cycle for a car air conditioner, for example, when there is no occupant in the rear seat, a solenoid valve 41b disposed on the refrigerant inlet side of the rear-seat refrigerant evaporator 5b is closed to waste cooling output. To improve cooling output efficiency. [0004] In such a refrigeration cycle for a car air conditioner, when cooling is started by opening the inlet side electromagnetic valve 41 of the refrigerant evaporator 5 of another system during cooling operation using one of the systems. When the solenoid valve 41 is suddenly opened, the high-pressure liquid refrigerant at the inlet side of the solenoid valve passes through the expansion valve 42 and passes through the refrigerant evaporator 5.
Is rapidly released into the low-pressure gas refrigerant, causing vibration noise (noise like shooting an empty cannon) due to pulsation of the fluid (refrigerant) and abnormal pressure change, and impairing the quietness of the cabin. was there. Further, when the cooling operation of any of the systems is stopped during the cooling operation using a plurality of systems, if the solenoid valve 41 of the system is closed suddenly, the liquid from the condenser 2 to the liquid receiver 3 and the expansion valve are expanded. Since the flow of the refrigerant toward the refrigerant evaporator 5 via the valve 42 is suddenly blocked, vibration noise due to the pulsation of the refrigerant (water hammer effect: water hammer phenomenon) is generated in the piping, and the quietness of the vehicle compartment is impaired. There was a problem. [0006] This generation of noise is a very unpleasant factor in a closed narrow space such as a car,
It is necessary to reduce as much as possible. At this time,
In an air conditioner for an automobile, it is particularly necessary to suppress the generation of noise in the piping since the piping for the refrigerant must be provided near the vehicle interior. In order to cope with this, it is conceivable to perform a soundproofing treatment on the piping, but there is a problem from the viewpoint of cost and increase in weight. [0007] These problems of noise generation occur depending on the operating characteristics of a solenoid valve used as an on-off valve in a conventional car air conditioner refrigeration cycle. That is, this solenoid valve has a structure in which, when power is supplied to the electromagnetic coil, the plunger instantaneously moves in the valve opening direction and opens, and when the power is turned off, the plunger instantaneously moves in the valve closing direction and closes. For this reason, it has been caused by a sudden inflow or interruption of the refrigerant due to the opening and closing of the solenoid valve. Further, the solenoid valve needs to always apply a voltage during its operation, and always consumes energy in the operating state. Therefore, there is a problem in using an electromagnetic valve when it is necessary to minimize energy consumption as in an air conditioner for an automobile. Further, when an electromagnetic valve is used, it is necessary to use an expansion valve for controlling the flow rate of the refrigerant in combination, so that the number of parts and the weight become heavy, and there is a problem in adopting it for an automotive air conditioner. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems in a refrigeration cycle for a car air conditioner, and has an opening / closing valve 41 provided on a refrigerant inlet side of a refrigerant evaporator 5. With a structure that opens and closes slowly, the change in the flow rate of refrigerant during opening and closing of the on-off valve is gradual, generating vibration noise due to pulsation of fluid when the valve is opened and water when closing the valve. It is an object of the present invention to provide an automotive air conditioner that prevents the generation of vibration noise due to the hammer phenomenon. Further, the present invention reduces the energy consumption of the on-off valve, makes the on-off valve small and lightweight, reduces the size and weight of the entire device, and contributes to the improvement of the power performance and fuel efficiency of the automobile. Aim. In order to solve the above problems, the present invention provides a refrigeration cycle having a plurality of refrigerant evaporators and supplying a refrigerant compressed by a compressor to each of the refrigerant evaporators. provided in an automotive air conditioner, an opening and closing valve for controlling the flow rate of refrigerant the provided coolant conduit to the refrigerant evaporator, and control means for controlling the opening and closing speed of the opening and closing valve having a
Then, the on-off valve was an incompletely closed electric valve. The opening and closing operation of the motor-operated valve can be gently controlled by a pulse signal based on the temperature of the refrigerant evaporator of the refrigeration cycle of an air conditioner for an automobile. The flow of the refrigerant into or out of the heat exchanger is slowly increased or decreased, and the flow rate of the refrigerant to the refrigerant evaporator can be accurately and slowly controlled. It is possible to prevent the occurrence of abnormal noise due to the water hammer phenomenon. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of a refrigeration cycle of an automotive air conditioner according to the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 6 indicate the same or equivalent parts. The refrigeration cycle of the automotive air conditioner of the present invention will be described using an example having two evaporator systems, an evaporator system for a front seat and an evaporator system for a rear seat. The refrigeration cycle of the automotive air conditioner includes a compressor 1, a condenser 2, a liquid receiver 3, an electric valve 4, a refrigerant evaporator 5, a receiver tank 6, and an inlet of the evaporator 5. A first temperature detector 7 composed of, for example, a temperature-sensitive resistance element for detecting the temperature of the refrigerant on the side, and a second temperature detector 8 composed of, for example, a temperature-sensitive resistance element for detecting the temperature of the refrigerant on the outlet side of the evaporator 5
And each device is connected by a pipe 9 through which a refrigerant flows to form a refrigerant circulation path. Further, in this automotive air conditioner, the opening and closing of the motor-operated valve is controlled by the control device 10. The control device 10 can be configured by a microcomputer including an arithmetic unit 11, an input circuit 12, and an output circuit 13. Outputs of the first temperature detector 7 and the second temperature detector 8 are input to the input circuit 12, and a drive signal of the motor-operated valve 4 is output from the output circuit 13. The control device 10 calculates the flow rate of the refrigerant to be supplied to the evaporator 5 from the inlet temperature and the outlet temperature of the evaporator 5, and calculates the drive amount of the electric valve corresponding thereto. As the motor-operated valve 10 used in the refrigeration cycle of such an automotive air conditioner, a general motor-operated valve 4 driven by a stepping motor as shown in FIG.
Is used. The motor-operated valve 4 driven by the stepping motor includes an orifice 44 provided between a pipe 91 and a pipe 92 and a needle 43 rotated by a stepping motor 49. Needle 43
It is connected to a rotor 46 of a stepping motor 49 via a feed screw 45. The rotor 46 is driven and rotated by energizing a stator (drive winding) 48 provided outside a can 47 that separates the refrigeration cycle from the outside. The flow rate of the refrigerant flowing through the orifice is adjusted by driving the stepping motor 49 to move the needle 43 up and down in the axial direction to change the gap between the orifice 44 and the needle 43. The driving of such a stepping motor is as follows.
This is performed as follows. That is, FIG. 3 is a conceptual diagram showing an arrangement relationship between the rotor 46 of the stepping motor 49 and the drive winding 48. FIG. 4 is a chart showing the timing of the voltage applied to the drive winding 48. The stepping motor shown in FIG. 3 has four drive windings W 1 to W 4 , the drive windings W 1 and W 2 have the same polarity, and the drive windings W 3 and W 4 have the other polarity. Of the same polarity. The timing of the drive pulse when the stepping motor is driven in two phases will be described with reference to FIG. Each drive winding W 1 to W-4,
Each driving pulse P 1 to P 4 is applied in a predetermined order according to the opening direction or closing direction of the valve. The rotor 46 made of a permanent magnet rotates in a predetermined direction by a rotation angle corresponding to the number of supply pulses. That is, at time t 0 at the start, is first voltage to the winding W 1 is applied, at time t 1, a voltage is applied to the windings W 1, W 2. Then the time t 2 in winding W 2, W 3, the time t 3 in winding W 3, W 4, a voltage is applied to the time t 4 in winding W 4, W 1. Further, the time t at 5 windings W 1, W 2, a voltage is applied i.e. in the same manner as the time t 1. Thereafter, by sequentially applying a voltage to the drive winding, the rotor 46 continues to rotate at a predetermined angle. By changing the voltage application sequence, the rotation direction of the rotor can be changed, and the opening and closing directions of the motor-operated valve can be controlled. The rotation of the rotor 48 causes the needle 43 to move up and down via the feed screw 45, and the gap between the needle valve 43 and the orifice 44 changes in proportion to the rotation angle. As a result, the flow rate of the refrigerant is controlled according to the pulse number, that is, the valve opening degree, as shown in the flow rate characteristic diagram shown in FIG. In this flow rate characteristic diagram, the horizontal axis indicates the pulse number, that is, the valve opening, and the vertical axis indicates the refrigerant flow rate (l / min). In the figure, a region A is a linear control unit which is controlled to perform a normal electric valve operation in which the flow rate changes in proportion to the valve opening degree, and a region B is a unidirectional refrigerant in which the valve is fully opened. This is the flow control area. Such a characteristic having an inflection point can be obtained by forming the tip of the needle 43 into a shape as shown in FIG. Hereinafter, a motor-operated valve having such a configuration is provided.
The operation of the refrigeration cycle of the automotive air conditioner will be described. First, a state when the cooling operation of the front seat system is performed will be described. At this time, the electric valve 4a of the front seat system is opened, the refrigerant flows to the refrigerant evaporator 5a, and the cooling of the front seat is performed. The temperature control of the cooling is performed by the controller 10 using the refrigerant inlet side temperature of the refrigerant evaporator 5a input from the first temperature detector 7a and the refrigerant evaporator 5a input from the second temperature detector 8a. Data on the valve opening calculated based on the refrigerant outlet temperature and other parameters such as room temperature and set temperature (in this case, rotation direction and number of pulses)
Is output to the drive stepping motor of the motor-operated valve 4a. That is, when increasing the flow rate of the refrigerant, a pulse in the order of increasing the valve opening is generated, and when decreasing the flow rate of the refrigerant, a pulse in the order of decreasing the valve opening is generated. In this state, when starting the cooling operation of the rear seat system, it is necessary to first open the electric valve 4b of the rear seat system. At this time, if the motor-operated valve 4b is opened rapidly, vibration noise is generated due to the pulsation of the refrigerant and abnormal pressure change as in the case of the solenoid valve. Therefore, the driving speed of the pulse motor is reduced, and the increase rate of the flow rate of the refrigerant is reduced. Must be loose. In the case of a pulse motor such as a stepping motor, the rotation speed can be controlled to an arbitrary value by controlling the applied pulse speed (frequency). When an air-conditioning operation start command is issued or a new system air-conditioning operation start command is issued, the rotation speed of the stepping motor is reduced by lowering and outputting the frequency of the drive pulse of the stepping motor for driving the electric valve, The opening speed of the valve is reduced to prevent the generation of vibration noise.
Hereinafter, the two systems can be operated by generating a pulse of a normal frequency for each system. Next, a description will be given of an operation in a case where the operation of one system is stopped when the two systems of the front system and the rear system are performing the cooling operation. The control device 10 that has received the command to stop the air-conditioning operation reduces the rotation speed of the stepping motor by lowering and outputting the frequency of the driving pulse of the stepping motor for driving the electric valve, as in the start of the operation, and closing the valve. Slow the speed to prevent the generation of vibration noise. Hereinafter, the remaining systems are operated by generating pulses of a normal frequency. The above control is performed by the arithmetic unit 11 of the control device 10.
Is being executed by the program stored in.
Therefore, the motor-operated valve 4 is controlled to open and close according to a predetermined program, and the refrigerant changes in the region A shown in FIG. 5, so that high-pressure refrigerant suddenly flows into the refrigerant evaporator or flows through the refrigerant evaporator. Will not be cut off abruptly. FIG. 7 is a view showing a main part of another embodiment of the motor-operated valve used in the present invention. The motor-operated valve is closed when the motor-operated valve is closed so that a predetermined amount of refrigerant can be secured even when the motor-operated valve is closed. 2 shows a configuration of a non-closing valve that is not performed. In the figure, it is an explanatory view showing the relationship between the valve element 43 and the orifice 44 in the closed state of the non-closing valve. In the present embodiment, as compared with the inside diameter H 1 of the orifice 44, it is formed small outer diameter D 1 of the valve body 43. Therefore, even when the valve body 43 is in the valve-closed state inserted into the orifice 44, the minimum flow path is formed, and the flow of a small amount of refrigerant is ensured. Valve element 43
By changing the taper angle of the tapered portion 51, the change in the flow rate that increases in proportion to the lift amount of the valve body can be selected. In the motor-operated valve of this embodiment, the characteristics shown in FIG. 8 can be obtained. Curve C 12 shows the variation between the valve body 43 of the closed state is increased through the orifice 44 to lift L 2, during which the flow rate is constant without change from the predetermined flow rate Q 1. Curve C 10 is lift indicates a change in the flow rate for the valve holder of the lift while the tapered portion 51 becomes L 2 or more is gradually withdrawn from the valve seat 50 is proportional to the extraction cost of the valve body 43 And the flow rate increases. By using such an electric valve of the non-closing valve, the minimum flow rate can be ensured even when the flow rate is squeezed the most, so that the pressure in the pipe suddenly increases when the valve is closed. Can be reduced,
Vibration noise caused by water hammer development of the piping when the valve is closed can be further reduced. In the above description, the cooling operation is described. However, the heating operation is performed only by reversing the flowing direction of the refrigerant, so that it is possible to suppress the rapid change of the refrigerant. As described above, according to the present invention,
In a refrigeration cycle of an automotive air conditioner having a plurality of refrigerant evaporators, it is possible to slowly realize the inflow of the refrigerant into the refrigerant evaporator and to gradually shut off the flow of the refrigerant flowing in the refrigerant evaporator. So you can
Abnormal vibration noise can be effectively prevented. According to the present invention, the occurrence of abnormal vibration noise can be prevented without applying a soundproofing treatment to the piping, which is extremely effective for an air conditioner for an automobile for cooling or heating a very limited closed space. is there. Further, the present invention uses a small, electrically operated valve capable of freely controlling the opening / closing angle and the opening / closing speed instead of the conventional opening / closing means comprising an electromagnetic valve and an expansion valve, thereby reducing the energy consumption of the on / off valve. At the same time, the opening and closing valve is small and light, and the entire device can be reduced in size and weight, thereby contributing to improvement in the power performance and fuel efficiency of the automobile.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自動車用空調機の冷凍サイクルの
構成を示す概念図。
【図2】本発明に用いられる電動弁の構成を示す縦断面
図。
【図3】本発明に用いられるステッピングモータの構成
の概念を示す概念図。
【図4】本発明に用いられるステッピングモータの駆動
パルスのタイミングを説明するチャート。
【図5】電動弁の開度と流量の関係を示す特性図。
【図6】従来の自動車用空調機の冷凍サイクルの構成を
示す概念図。
【図7】本発明の他の実施例に用いる電動弁の要部の構
成を示す説明図。
【図8】図7に示す電動弁の動作特性を説明する特性
図。
【符号の説明】
1 圧縮機
2 凝縮器
3 受液器
4 電動弁
5 冷媒蒸発器
6 レシーバタンク
7 第1の温度検出器
8 第2の温度検出器
9,91,92 配管
10 制御装置
11 演算部
12 入力回路
13 出力回路
41 電磁弁
42 膨脹弁
43 ニードル(弁体)
44 オリフィス
45 ネジ部
46 ロータ
47 キャン
48 ステータ(駆動巻線)
49 ステッピングモータ
50 弁座
51 テーパー部BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a refrigeration cycle of an automotive air conditioner according to the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a motor-operated valve used in the present invention. FIG. 3 is a conceptual diagram showing the concept of the configuration of a stepping motor used in the present invention. FIG. 4 is a chart for explaining the timing of a drive pulse of a stepping motor used in the present invention. FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between an opening degree of an electric valve and a flow rate. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a configuration of a refrigeration cycle of a conventional automotive air conditioner. FIG. 7 is an explanatory view showing a configuration of a main part of a motor-operated valve used in another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a characteristic diagram illustrating operating characteristics of the motor-operated valve shown in FIG. [Description of Signs] 1 Compressor 2 Condenser 3 Liquid receiver 4 Motor-operated valve 5 Refrigerant evaporator 6 Receiver tank 7 First temperature detector 8 Second temperature detector 9, 91, 92 Piping 10 Control device 11 Operation Unit 12 Input circuit 13 Output circuit 41 Solenoid valve 42 Expansion valve 43 Needle (valve element) 44 Orifice 45 Screw part 46 Rotor 47 Can 48 Stator (drive winding) 49 Stepping motor 50 Valve seat 51 Tapered part
Claims (1)
て圧縮された冷媒を各冷媒蒸発器に供給する冷凍サイク
ルを有する自動車用空調装置において、前記各冷媒蒸発
器への冷媒用管路に設けた冷媒の流量を制御する開閉弁
と、該開閉弁の開閉速度を制御する制御手段とを具備
し、上記開閉弁が完全に閉止されない電動弁であること
を特徴とする自動車用空調装置。(57) An automotive air conditioner having a refrigeration cycle having a plurality of refrigerant evaporators and supplying a refrigerant compressed by a compressor to each of the refrigerant evaporators is provided. An electric valve comprising an on-off valve for controlling the flow rate of refrigerant provided in a refrigerant pipe to a refrigerant evaporator and control means for controlling the on-off speed of the on-off valve, wherein the on-off valve is not completely closed. An air conditioner for a vehicle characterized by the above-mentioned.
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| JP7-12378 | 1995-01-30 | ||
| JP21885795A JP3474972B2 (en) | 1995-01-30 | 1995-08-28 | Automotive air conditioners |
Publications (2)
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ID=26347989
Family Applications (1)
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