JP4882978B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、サイクル内を循環する冷媒が不足している冷媒不足状態を判定可能に構成された冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus configured to be able to determine a refrigerant shortage state in which a refrigerant circulating in a cycle is insufficient.
蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置では、一般的に、サイクル内を循環する冷媒が不足すると、蒸発器にて発揮される冷凍能力が大幅に低下してしまうだけでなく、冷媒とともにサイクル内を循環する冷凍機油の循環量が減少して、圧縮機の潤滑不良を引き起こす。そこで、従来、サイクル内を循環する冷媒が不足している冷媒不足状態を判定可能に構成された冷凍サイクル装置が知られている。 In a vapor compression refrigeration cycle apparatus, in general, when the refrigerant circulating in the cycle is insufficient, not only the refrigeration capacity exhibited by the evaporator is significantly reduced, but also the refrigerant circulates in the cycle together with the refrigerant. Refrigerating machine oil circulation decreases, causing poor lubrication of the compressor. Therefore, conventionally, a refrigeration cycle apparatus configured to be able to determine a refrigerant shortage state in which the refrigerant circulating in the cycle is insufficient is known.
例えば、特許文献1の冷凍サイクル装置では、可変容量型圧縮機の吐出容量を変化させる容量制御弁を用いて圧縮機の吐出圧力と吸入圧力との差圧を検出し、さらに、この差圧から推定される蒸発器の冷媒蒸発温度および実際に検出した蒸発器吹出空気温度に基づいて、制御装置に予め記憶された制御マップを参照して冷媒の状態を判定している。
For example, in the refrigeration cycle apparatus of
そして、サイクル内を循環する冷媒の状態が冷媒不足状態であると判定された場合には、圧縮機の吐出容量を低下させる、あるいは、圧縮機を停止させることで、圧縮機の潤滑不良を防止している。
ところで、特許文献1の容量制御弁は、特許文献1の段落0043に記載されているように、制御装置から出力される制御電流値に応じた電磁力を発生させる電磁機構を有して構成され、この電磁機構による電磁力と上記の差圧による力とのバランスによって弁体部を変位させる構成になっている。
Incidentally, as described in paragraph 0043 of
そして、特許文献1の冷凍サイクル装置では、制御電流値を変化させることで可変容量型圧縮機の吐出容量を制御するとともに、差圧そのものを制御している。つまり、制御電流値を決定することによって、吐出圧力と吸入圧力との目標差圧が決定されることになるので、この制御電流値に基づいて差圧を検出することができる。
And in the refrigerating cycle device of
しかしながら、特許文献1には、容量制御弁の制御態様が異なる冷凍サイクル装置、あるいは、容量制御弁を備えていない冷凍サイクル装置等のように、圧縮機、容量制御弁等のサイクル構成機器の仕様が異なる冷凍サイクル装置における具体的な差圧検出手段の詳細について記載されていない。
However,
そのため、特許文献1の冷凍サイクル装置では、サイクル構成機器の仕様が異なってしまうと適切に冷媒不足状態を判定できなくなるおそれがある。
Therefore, in the refrigeration cycle apparatus of
上記点に鑑み、本発明は、サイクル構成機器の仕様によらず、冷媒不足状態を精度良く判定できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus that can accurately determine a refrigerant shortage state regardless of the specifications of the cycle component equipment.
上記目的を達成するため、本発明は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11、41)と、圧縮機(11、41)から吐出された冷媒を放熱させる放熱器(12)と、放熱器(12)にて放熱された冷媒を減圧膨張させる減圧手段(13)と、減圧手段(13)にて減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器(14)と、圧縮機(11、41)の冷媒吐出能力を変更する吐出能力変更手段(11a、41a)と、吐出能力変更手段(11a、41a)の作動を制御する吐出能力制御手段(20a)と、サイクルの高圧側に配置されて、サイクル内を循環する冷媒流量を検出する流量検出手段(26)と、蒸発器(14)のうち予め定めた部位の温度を検出する冷媒温度検出手段(24)と、冷媒温度検出手段(24)によって検出された検出冷媒温度(Te)を用いてサイクル内を循環する冷媒流量を推定する流量推定手段(S71、S711、S712、S72、S721)と、サイクル内を循環する冷媒が不足している冷媒不足状態であることを判定する冷媒不足判定手段(S73)とを備え、
冷媒不足判定手段(S73)は、流量推定手段(S71、S711、S712、S72、S721)によって推定された推定流量(G2)が流量検出手段(26)の検出流量(G1)よりも大きくなったときに、冷媒不足状態であることを判定し、吐出能力制御手段(20a)は、冷媒不足状態が判定されたときに、圧縮機(11、41)の冷媒吐出能力を低減させるように吐出能力変更手段(11a、41a)の作動を制御する冷凍サイクル装置を特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention includes a compressor (11, 41) that compresses and discharges a refrigerant, a radiator (12) that radiates the refrigerant discharged from the compressor (11, 41), Decompression means (13) for decompressing and expanding the refrigerant radiated by the evaporator (12), evaporator (14) for evaporating the refrigerant decompressed and expanded by the decompression means (13), and compressors (11, 41) The discharge capacity changing means (11a, 41a) for changing the refrigerant discharge capacity of the refrigerant, the discharge capacity control means (20a) for controlling the operation of the discharge capacity changing means (11a, 41a), and the high pressure side of the cycle, A flow rate detection means (26) for detecting the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle, a refrigerant temperature detection means (24) for detecting the temperature of a predetermined portion of the evaporator (14), and a refrigerant temperature detection means (24) Detected refrigerant detected by The flow rate estimation means (S71, S711, S712, S72, S721) for estimating the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle using the degree (Te) and the refrigerant shortage state in which the refrigerant circulating in the cycle is insufficient Refrigerant shortage determining means (S73) for determining
In the refrigerant shortage determining means (S73), the estimated flow rate (G2) estimated by the flow rate estimating means (S71, S711, S712, S72, S721) is larger than the detected flow rate (G1) of the flow rate detecting means (26). Sometimes, it is determined that the refrigerant is in a shortage state, and the discharge capacity control means (20a) discharges the refrigerant so as to reduce the refrigerant discharge capacity of the compressor (11, 41) when the refrigerant shortage state is determined. The refrigeration cycle apparatus that controls the operation of the changing means (11a, 41a) is characterized.
これによれば、流量推定手段(S71、S711、S712、S72、S721)によって推定された推定流量(G2)が流量検出手段(26)の検出流量(G1)よりも大きくなったときに、冷媒不足判定手段(S73)が冷媒不足状態を判定するので、サイクル構成機器の仕様によらず、冷媒不足状態を確実に判定できる。 According to this, when the estimated flow rate (G2) estimated by the flow rate estimation means (S71, S711, S712, S72, S721) becomes larger than the detected flow rate (G1) of the flow rate detection means (26), the refrigerant Since the shortage determination means (S73) determines the refrigerant shortage state, the refrigerant shortage state can be reliably determined regardless of the specifications of the cycle component equipment.
すなわち、冷媒不足状態では、冷媒温度検出手段(24)が過熱度を有する冷媒の温度を検出するので、この検出冷媒温度(Te)を用いて推定された推定流量(G2)は、実際にサイクルを循環する冷媒流量に相当する検出流量(G1)よりも大きくなる。従って、推定流量(G2)と検出流量(G1)とを比較することで、サイクル構成機器の仕様によらず、冷媒不足状態を確実に判定できる。 That is, in the refrigerant shortage state, the refrigerant temperature detection means (24) detects the temperature of the refrigerant having the degree of superheat, so the estimated flow rate (G2) estimated using this detected refrigerant temperature (Te) is actually the cycle. It becomes larger than the detected flow rate (G1) corresponding to the flow rate of the refrigerant circulating. Therefore, by comparing the estimated flow rate (G2) and the detected flow rate (G1), it is possible to reliably determine the refrigerant shortage state regardless of the specifications of the cycle component equipment.
さらに、流量検出手段(26)がサイクルの高圧側に配置されているので、検出流量(G1)の実際の冷媒流量に対する検出誤差を小さくできる。つまり、低圧側冷媒に対して密度の大きい高圧側冷媒の流量を測定しているので、冷媒が流量検出手段(26)を通過する際の圧力損失の増加を抑制できる。従って、サイクルの低圧側に流量検出手段(26)を配置する場合に対して、検出誤差を縮小して、冷媒不足状態を精度よく判定できる。 Furthermore, since the flow rate detection means (26) is arranged on the high pressure side of the cycle, the detection error of the detected flow rate (G1) with respect to the actual refrigerant flow rate can be reduced. That is, since the flow rate of the high-pressure side refrigerant having a higher density than that of the low-pressure side refrigerant is measured, an increase in pressure loss when the refrigerant passes through the flow rate detection means (26) can be suppressed. Therefore, when the flow rate detection means (26) is arranged on the low pressure side of the cycle, the detection error can be reduced and the refrigerant shortage state can be accurately determined.
そして、冷媒不足状態が判定されたときに、吐出能力制御手段(20a)が圧縮機(11)の冷媒吐出能力を低減させるように、吐出能力変更手段(11a、41a)の作動を制御するので、圧縮機(11)の潤滑不良を確実に防止することができる。 And since the discharge capacity control means (20a) controls the operation of the discharge capacity changing means (11a, 41a) so that the refrigerant discharge capacity of the compressor (11) is reduced when the refrigerant shortage state is determined. In addition, poor lubrication of the compressor (11) can be reliably prevented.
さらに、流量検出手段(26)を高圧側に配置することで、冷媒が流量検出手段(26)を通過する際の圧力損失を低下させるために流量検出手段(26)自体を大型化する必要もない。その結果、冷媒不足状態を精度よく判定できるとともに、冷凍サイクル装置全体としての大型化も回避できる。 Further, by disposing the flow rate detection means (26) on the high pressure side, it is necessary to enlarge the flow rate detection means (26) itself in order to reduce the pressure loss when the refrigerant passes through the flow rate detection means (26). Absent. As a result, it is possible to accurately determine the refrigerant shortage state, and to avoid an increase in the size of the entire refrigeration cycle apparatus.
また、上記特徴の冷凍サイクル装置において、流量推定手段(S71、S711、S72)は、検出冷媒温度(Te)を用いて圧縮機(11)に吸入される吸入冷媒密度(ρ)を決定することによって、推定流量(G2)を推定するようになっていてもよい。 Further, in the refrigeration cycle apparatus having the above characteristics, the flow rate estimation means (S71, S711, S72) determines an intake refrigerant density (ρ) drawn into the compressor (11) using the detected refrigerant temperature (Te). Thus, the estimated flow rate (G2) may be estimated.
例えば、冷媒不足状態時に検出冷媒温度(Te)における飽和圧力から吸入冷媒密度を決定すれば、実際に圧縮機(11、41)に吸入される冷媒の密度よりも高い値が決定される。 For example, if the suction refrigerant density is determined from the saturation pressure at the detected refrigerant temperature (Te) in the refrigerant shortage state, a value higher than the density of the refrigerant actually sucked into the compressor (11, 41) is determined.
さらに、この実際の冷媒密度よりも高い値を用いてサイクルを循環する冷媒流量を推定すれば、推定流量(G2)も検出流量(G1)よりも大きくなる。従って、このように推定された推定流量(G2)を用いれば、冷媒不足状態を、より一層、確実に判定できる。 Furthermore, if the refrigerant flow rate circulating through the cycle is estimated using a value higher than the actual refrigerant density, the estimated flow rate (G2) is also larger than the detected flow rate (G1). Therefore, if the estimated flow rate (G2) estimated in this way is used, the refrigerant shortage state can be determined more reliably.
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、さらに、放熱器(12)へ送風される空気の温度を検出する空気温度検出手段(21)および高圧側冷媒圧力を検出する高圧側圧力検出手段(25)のうち、少なくとも一方を備え、流量推定手段(S711、S712、S72、S721)は、空気温度検出手段(21)によって検出された検出空気温度(Tam)と高圧側圧力検出手段(25)によって検出された検出高圧圧力(Pd)のうち少なくとも一方を用いて推定流量(G2)を推定するようになっていてもよい。 Further, in the refrigeration cycle apparatus having the above-described characteristics, an air temperature detecting means (21) for detecting the temperature of the air blown to the radiator (12) and a high pressure side pressure detecting means (25) for detecting the high pressure side refrigerant pressure. ), And the flow rate estimating means (S711, S712, S72, S721) is detected by the detected air temperature (Tam) detected by the air temperature detecting means (21) and the high pressure side pressure detecting means (25). The estimated flow rate (G2) may be estimated using at least one of the detected high pressures (Pd) detected.
これによれば、流量推定手段(S711、S712、S72、S721)が、検出冷媒温度(Te)のみならず検出空気温度(Tam)、検出高圧圧力(Pd)を用いて推定流量(G2)を推定するので、推定流量(G2)の推定精度を向上させることができる。その結果、冷媒不足判定手段(S73)が冷媒不足状態を誤判定してしまうことを回避して、冷媒不足状態を、より一層、精度よく判定できる。 According to this, the flow rate estimation means (S711, S712, S72, S721) calculates the estimated flow rate (G2) using not only the detected refrigerant temperature (Te) but also the detected air temperature (Tam) and the detected high pressure (Pd). Since the estimation is performed, the estimation accuracy of the estimated flow rate (G2) can be improved. As a result, the refrigerant shortage determination means (S73) can avoid erroneously determining the refrigerant shortage state, and the refrigerant shortage state can be determined with higher accuracy.
例えば、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、さらに、放熱器(12)から流出した冷媒と圧縮機(11、41)へ吸入される冷媒とを熱交換させる内部熱交換器(16)を備え、流量推定手段(S711、S72)は、検出冷媒温度(Te)および検出空気温度(Tam)を用いて推定流量(G2)を推定するようになっていてもよい。 For example, in the refrigeration cycle apparatus having the above-described characteristics, an internal heat exchanger (16) that further exchanges heat between the refrigerant flowing out of the radiator (12) and the refrigerant sucked into the compressor (11, 41) is provided. The flow rate estimation means (S711, S72) may estimate the estimated flow rate (G2) using the detected refrigerant temperature (Te) and the detected air temperature (Tam).
これによれば、内部熱交換器(16)を備える冷凍サイクル装置であっても、後述する実施形態に説明するように、内部熱交換器(16)における高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換量の影響が補正された高い精度の推定流量(G2)を推定できる。 According to this, even if it is a refrigeration cycle apparatus provided with an internal heat exchanger (16), the amount of heat exchange between the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant in the internal heat exchanger (16), as will be described in an embodiment described later. It is possible to estimate the estimated flow rate (G2) with high accuracy in which the influence of the above is corrected.
さらに、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、圧縮機は、吐出容量を変更可能に構成された可変容量型圧縮機(41)であり、吐出能力変更手段は、吐出容量を変更する容量制御弁(41a)であり、流量推定手段(S712、S721)は、検出冷媒温度(Te)、および、検出空気温度(Tam)あるいは検出高圧圧力(Pd)を用いて推定流量(G2)を推定するようになっていてもよい。 Furthermore, in the refrigeration cycle apparatus having the above-described features, the compressor is a variable displacement compressor (41) configured to be capable of changing the discharge capacity, and the discharge capacity changing means is a capacity control valve ( 41a), and the flow rate estimating means (S712, S721) estimates the estimated flow rate (G2) using the detected refrigerant temperature (Te) and the detected air temperature (Tam) or the detected high pressure (Pd). It may be.
これによれば、容量制御弁(41a)によって吐出容量が変更される可変容量型圧縮機(41)を備える冷凍サイクル装置であっても、後述する実施形態に説明するように、サイクルの低圧側冷媒圧力と高圧側冷媒圧力との差圧に基づいて高い精度の推定流量(G2)を推定できる。 According to this, even in the refrigeration cycle apparatus including the variable capacity compressor (41) whose discharge capacity is changed by the capacity control valve (41a), as described in an embodiment described later, the low pressure side of the cycle A highly accurate estimated flow rate (G2) can be estimated based on the differential pressure between the refrigerant pressure and the high-pressure side refrigerant pressure.
さらに、流量推定手段(S712、S713)が、吐出能力制御手段(20a)から容量制御弁(41a)に出力される制御電流(Ic)を用いて推定流量(G2)を推定するようになっていてもよい。これにより、より一層、高い精度の推定流量(G2)を推定できる。この場合、容量制御弁(41a)は、制御電流(Ic)の増減に応じて、サイクル内を循環する冷媒流量を増減させるように構成されていてもよい。 Further, the flow rate estimating means (S712, S713) estimates the estimated flow rate (G2) using the control current (Ic) output from the discharge capacity control means (20a) to the capacity control valve (41a). May be. This makes it possible to estimate the estimated flow rate (G2) with higher accuracy. In this case, the capacity control valve (41a) may be configured to increase or decrease the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle according to the increase or decrease of the control current (Ic).
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、圧縮機は、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機(11)であって、吐出能力変更手段は、固定容量型圧縮機(11)を回転駆動する電動モータ(11a)であってもよい。 Further, in the refrigeration cycle apparatus having the above-described features, the compressor is a fixed capacity compressor (11) having a fixed discharge capacity, and the discharge capacity changing means rotationally drives the fixed capacity compressor (11). The electric motor (11a) may be used.
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、吐出能力制御手段(20a)は、検出流量(G1)が予め定めた基準流量(KG1)以下になっているときは、圧縮機(11、41)の作動を停止させるようになっていてもよい。 Moreover, in the refrigeration cycle apparatus having the above-described characteristics, the discharge capacity control means (20a) allows the compressor (11, 41) when the detected flow rate (G1) is equal to or less than a predetermined reference flow rate (KG1). The operation may be stopped.
前述の如く、一般的に、サイクル内を循環する冷媒には、圧縮機(11、41)を潤滑する冷凍機油が混入されており、この冷凍機油は冷媒とともにサイクル内を循環している。従って、冷凍機油を圧縮機(11、41)へ戻すために必要な冷媒流量、すなわち圧縮機(11、41)の潤滑不足を招くことのない最低流量より大きい値に基準流量(KG1)を設定することで、冷凍サイクル装置の作動を停止させることなく圧縮機(11、41)の潤滑不足を回避できる。 As described above, generally, the refrigerant circulating in the cycle is mixed with refrigerating machine oil that lubricates the compressor (11, 41), and this refrigerating machine oil circulates in the cycle together with the refrigerant. Accordingly, the reference flow rate (KG1) is set to a value larger than the refrigerant flow rate necessary for returning the refrigeration oil to the compressor (11, 41), that is, the minimum flow rate that does not cause insufficient lubrication of the compressor (11, 41). By doing so, lack of lubrication of the compressors (11, 41) can be avoided without stopping the operation of the refrigeration cycle apparatus.
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、冷媒不足判定手段(S73)は、単位時間あたりの圧縮機(11、41)の冷媒吐出能力の変化量が、予め定めた基準冷媒吐出能力変化量以下になっているときのみに、冷媒不足状態の判定を行うようになっていてもよい。 Further, in the refrigeration cycle apparatus having the above-described characteristics, the refrigerant shortage determination unit (S73) has a change amount of the refrigerant discharge capacity of the compressor (11, 41) per unit time equal to or less than a predetermined reference refrigerant discharge capacity change amount. The refrigerant shortage state determination may be performed only when
これによれば、冷媒不足判定手段(S73)が、圧縮機(11、41)の冷媒吐出能力変化量の少ないとき、すなわちサイクルを循環する冷媒流量の変動が少ないときのみに冷媒不足状態の判定を行うので、冷媒流量の変動の影響による誤判定を抑制できる。 According to this, the refrigerant shortage determination means (S73) determines the refrigerant shortage state only when the refrigerant discharge capacity change amount of the compressor (11, 41) is small, that is, when the fluctuation of the refrigerant flow rate circulating in the cycle is small. Therefore, erroneous determination due to the influence of the change in the refrigerant flow rate can be suppressed.
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、冷媒不足判定手段(S73)は、単位時間あたりの検出流量(G1)および推定流量(G2)のうち、少なくとも一方の流量変化量(ΔG1)が、予め定めた基準流量変化量(ΔKG1)以下になっているときのみに、冷媒不足状態の判定を行うようになっていてもよい。 Further, in the refrigeration cycle apparatus having the above-described characteristics, the refrigerant shortage determination unit (S73) determines that at least one flow rate change amount (ΔG1) among the detected flow rate (G1) and the estimated flow rate (G2) per unit time is in advance. The refrigerant shortage state may be determined only when the reference flow rate change amount (ΔKG1) is equal to or less than the predetermined reference flow rate change amount (ΔKG1).
これによれば、冷媒不足判定手段(S73)が、検出流量(G1)および推定流量(G2)のうち、少なくとも一方の流量変化量(ΔG1)が少ないとき、すなわちサイクルを循環する冷媒流量の変動が少ないときのみに冷媒不足状態の判定を行うので、冷媒流量の変動の影響による誤判定を抑制できる。 According to this, when the refrigerant shortage determining means (S73) has a small flow rate variation (ΔG1) of at least one of the detected flow rate (G1) and the estimated flow rate (G2), that is, a change in the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle. Since the determination of the refrigerant shortage state is performed only when the amount of the refrigerant is small, erroneous determination due to the influence of the fluctuation of the refrigerant flow rate can be suppressed.
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、流量検出手段(26)の少なくとも一部は、圧縮機(11、41)と一体に構成されていてもよい。これにより、流量検出手段(26)および圧縮機(11、41)の小型化を図ることができる。 In the refrigeration cycle apparatus having the above-described features, at least a part of the flow rate detection means (26) may be configured integrally with the compressors (11, 41). Thereby, size reduction of a flow volume detection means (26) and a compressor (11, 41) can be achieved.
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、圧縮機(11、41)は、冷媒を臨界圧力以上となるまで昇圧するようになっていてもよい。また、冷媒は二酸化炭素であってもよい。 In the refrigeration cycle apparatus having the above-described characteristics, the compressors (11, 41) may be configured to increase the pressure of the refrigerant until the critical pressure is reached. The refrigerant may be carbon dioxide.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1〜4により、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置10を車両用空調装置に適用している。図1は、本実施形態の冷凍サイクル装置10の全体構成図である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the
冷凍サイクル装置10では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機11の吐出冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上(超臨界状態)となる超臨界冷凍サイクルを構成している。さらに、この冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、この冷凍機油は冷媒とともにサイクルを循環している。
The
圧縮機11は、冷凍サイクル装置10において、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、電動モータ11aから駆動力が伝達されて回転駆動される。また、この圧縮機11は、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機であり、具体的には、スクロール型圧縮機、ベーン型圧縮機等の各種圧縮機構を採用できる。圧縮機11および電動モータ11bは同一のハウジング内に収容されており、いわゆる電動圧縮機として一体に構成されている。
In the
電動モータ11aは、後述する空調制御装置20から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、圧縮機11の冷媒吐出能力が変更される。従って、本実施形態の電動モータ11aは、吐出能力変更手段を構成している。
The operation (rotation speed) of the
圧縮機11の冷媒吐出側には、放熱器12が接続されている。放熱器12は、圧縮機11から吐出された高温高圧冷媒と冷却ファン12aにより送風される外気(車室外空気)とを熱交換させて、高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換器である。冷却ファン12aは、後述する空調制御装置20から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。
A
なお、前述の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置10では、超臨界冷凍サイクルを構成しているので、放熱器12を通過する冷媒は、凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する。
As described above, since the
放熱器12の出口側には、圧力制御弁13が接続されている。圧力制御弁13は、放熱器12から流出した高圧冷媒を減圧膨張させるとともに、高圧側冷媒圧力が目標高圧となるように、弁開度(絞り開度)が機械的機構にて調整されるように構成されている。
A
具体的には、圧力制御弁13は、放熱器12出口側に設けられた感温部13aを有し、この感温部13aの内部に放熱器12出口側の高圧冷媒の温度に対応した圧力を発生させ、感温部13aの内圧と放熱器12出口側の冷媒圧力とのバランスで圧力制御弁13の弁開度を調整するようになっている。
Specifically, the
これにより、高圧側冷媒圧力を放熱器12の出口側の高圧側冷媒温度により決まる目標高圧に調整できる。このような高圧制御機能を持つ圧力制御弁13は特開2000−81157号公報等にて公知である。
Thereby, the high pressure side refrigerant pressure can be adjusted to a target high pressure determined by the high pressure side refrigerant temperature on the outlet side of the
圧力制御弁13の出口側には、蒸発器14が接続されている。蒸発器14は、圧力制御弁13にて減圧された低圧冷媒と送風ファン14aから車室内へ送風される送風空気とを熱交換させて、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。また、送風ファン14aは、空調制御装置20から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動式送風機である。
An
なお、図2の模式的な外観斜視図に示すように、本実施形態では、蒸発器14として、2つの第1、2熱交換部14b、14cを送風空気流れ方向100に対して直列に配置したものを採用している。なお、第1、2熱交換部14b、14cの基本的な構成は同一であり、それぞれ周知のフィンアンドチューブ型の熱交換器構造になっている。
As shown in the schematic external perspective view of FIG. 2, in the present embodiment, as the
さらに、風上側に配置される第1熱交換部14b用のタンク部14dおよび風下側に配置される第2熱交換部14c用のタンク部14eを連通させるとともに、各タンク部14d、14e内の内部空間を適宜セパレータによって仕切ることで、図2の太実線矢印200に示すように、圧力制御弁13から流出した冷媒を第2熱交換部14c→第1熱交換部14bの順で流通させる。
Further, the
これにより、第1、2熱交換部14b、14cのうち送風空気流れ方向100の前後で重なる部分同士における液相冷媒の分布の偏りを相殺して、送風空気の効率的な冷却と蒸発器14から吹き出される吹出空気温度の均一化とを図っている。
Thereby, the uneven distribution of the liquid-phase refrigerant in the first and second
また、蒸発器14は、車両用空調装置の室内空調ユニットにおいて車室内送風空気の空気通路を形成する図示しないケース内に配置されており、このケースの空気流れ最上流部には、内気(車室内空気)と外気(車室外空気)とを切替導入する内外気切替箱(図示せず)が設けられている。
In addition, the
この内外気切替箱の内部には、内気の風量と外気の風量との風量割合を変化させる風量割合変更手段を構成する内外気切替ドアが配置されている。この内外気切替ドアは、空調制御装置20から出力される制御信号によって作動制御されるサーボモータによって駆動される。
Inside the inside / outside air switching box, an inside / outside air switching door that constitutes an air volume ratio changing means for changing an air volume ratio between the air volume of the inside air and the air volume of the outside air is arranged. The inside / outside air switching door is driven by a servomotor that is controlled by a control signal output from the
従って、蒸発器14では、内外気切替箱を介して導入された内気、外気あるいは内気と外気との混合空気を冷却することができる。さらに、蒸発器14にて冷却された送風空気は、エンジン冷却水を熱源とするヒータコア等の加熱手段により再加熱されることによって温度調整されて、空調対象空間である車室内へ吹き出される。
Therefore, the
蒸発器14の出口側には、図1に示すように、アキュムレータ15が接続されている。アキュムレータ15は、蒸発器14から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒に分離するとともに、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。また、アキュムレータ15には、気相冷媒を流出させる気相冷媒出口が設けられており、気相冷媒出口は、圧縮機11の冷媒吸入側に接続されている。
As shown in FIG. 1, an
次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。空調制御装置20は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。そして、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、上述の各種電気式アクチュエータ11a、12a、14a等の作動を制御する。
Next, an outline of the electric control unit of the present embodiment will be described. The air
なお、空調制御装置20は、各種電気式アクチュエータを制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、本実施形態では、特に、空調制御装置20のうち電動モータ11aの作動を制御するハードウェアおよびソフトウェアの構成を吐出能力制御手段20aとする。
The air-
空調制御装置20の入力側には、空調用センサ群21〜26および車室内に配置された操作パネル30が接続されており、空調用センサ群21〜26の検出信号および操作パネル30に設けられた各種操作スイッチ31〜33の操作信号等が入力される。
An air
空調用センサ群としては、具体的に、外気温Tamを検出する外気温センサ21、内気温Trを検出する内気温センサ22、車室内に入射する日射量Tsunを検出する日射センサ23、蒸発器14のフィン温度Teを検出する蒸発器温度センサ24、圧縮機11から吐出される吐出冷媒圧力Pdを検出する高圧圧力センサ25、圧縮機11から吐出される冷媒流量G1を検出する流量検出手段である流量センサ26等が設けられる。
Specifically, the air conditioning sensor group includes an outside
なお、前述の如く、放熱器12では冷媒と外気とを熱交換させるものなので、本実施形態の外気温センサ21は、放熱器12へ送風される空気の温度を検出する空気温度検出手段を構成し、外気温センサ21によって検出された外気温が検出空気温度Tamとなる。
As described above, since the
蒸発器温度センサ24は、蒸発器14のうち予め定めた部位の温度を検出する冷媒温度検出手段であり、蒸発器温度センサ24によって検出されたフィン温度が検出冷媒温度Teとなる。さらに、この蒸発器温度センサ24は、図2に示すように、蒸発器14のうち風下側に配置される第2熱交換部14cの冷媒出口部側に配置されている。
The
高圧圧力センサ25は、高圧側冷媒圧力を検出する高圧側圧力検出手段を構成しており、高圧圧力センサ25によって検出された吐出冷媒圧力が検出高圧圧力Pdとなる。
The
流量センサ26は、サイクル内を循環する冷媒流量を検出する流量検出手段を構成しており、流量センサ26にて検出された冷媒流量が検出流量G1となる。この流量センサ26は、圧縮機11の冷媒吐出側通路を形成するハウジング内に設けられている。つまり、流量センサ26は、圧縮機11と一体に構成されて、圧縮機11および流量センサ26の小型化を図っている。
The
さらに、本実施形態では、流量センサ26として、サイクル内を循環する冷媒を通過させる絞り部と、この絞り部における圧力損失(差圧)を検出する差圧検出部と、絞り部の下流側冷媒の温度および圧力を検出する温度・圧力検出部とを有し、差圧検出部の検出値(差圧)と温度・圧力検出部の検出値から推定される冷媒密度によって、冷媒流量を検出する差圧式流量センサを採用している。
Further, in the present embodiment, as the
操作パネル30の操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置の作動指令信号を出力するエアコンスイッチ31、空調状態の自動制御を要求する自動制御要求信号を出力するオートスイッチ32、冷却対象空間である車室内の目標温度Tsetを設定する目標温度設定手段をなす温度設定スイッチ33等が設けられる。
Specifically, the operation switch of the
また、空調制御装置20の出力側には、圧縮機11の電動モータ11a、冷却ファン12aおよび送風ファン14aの電動モータ、内外気切替ドアのサーボモータ等の電気式アクチュエータが接続され、これらの機器の作動が空調制御装置20の出力信号により制御される。
Further, an electric actuator such as an
次に、上記構成の本実施形態の作動を図3、4に基づいて説明する。図3、4は、空調制御装置20が実行する制御処理を示すフローチャートである。この制御処理は、図示しない車両の始動スイッチ(イグニッションスイッチ)の投入状態において、オートスイッチ32が投入(ON)されるとスタートする。
Next, the operation of this embodiment having the above configuration will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are flowcharts showing the control processing executed by the air
まず、図3に示すように、ステップS1ではフラグ、タイマ等の初期化がなされ、次のステップS2にて、センサ群21〜26により検出された検出信号、および、操作パネル30の操作信号を読込む。
First, as shown in FIG. 3, in step S1, flags and timers are initialized, and in the next step S2, the detection signals detected by the
次に、ステップS3にて、車室内吹出空気の目標吹出温度TAOを算出する。この目標吹出温度TAOは空調熱負荷変動および温度設定スイッチ33により設定した設定温度Tsetに基づいて、下記数式F1により算出される。
TAO=Kset×Tset−Kr×Tr−Kam×Tam−Ksun×Tsun+C
…(F1)
なお、Kset、Kr、Kam、Ksunは制御ゲインおよびCは補正用の定数である。
Next, in step S3, a target blowing temperature TAO of the vehicle cabin blowing air is calculated. The target blowing temperature TAO is calculated by the following formula F1 based on the air conditioning thermal load fluctuation and the set temperature Tset set by the
TAO = Kset * Tset-Kr * Tr-Kam * Tam-Ksun * Tsun + C
... (F1)
Kset, Kr, Kam, and Ksun are control gains, and C is a constant for correction.
次に、ステップS4にて、圧縮機11を除く、各種空調制御機器の制御状態を決定する。すなわち、空調制御装置20の出力側に接続された各種電気式アクチュエータのうち、電動モータ11aを除く、送風ファン14aの電動モータ、内外気切替ドアのサーボモータ等へ出力される制御信号が決定される。
Next, in step S4, control states of various air conditioning control devices excluding the
例えば、送風ファン14aの電動モータへ出力される制御信号(制御電圧)については、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置20に記憶された制御マップを参照して、TAOに応じて適切な送風量となるように決定する。
For example, with respect to the control signal (control voltage) output to the electric motor of the
より具体的には、TAOの極低温域(最大冷房域)および極高温域(最大暖房域)で制御電圧を最大値として、送風量を最大風量とする。TAOが極低温域から中間温度域に向かって上昇、あるいは、TAOが極高温域から中間温度域に向かって低下するに伴って、制御電圧を減少させて送風量を減少させる。また、TAOが所定の中間温度域内に入ると、制御電圧を最小値として、送風量を最小風量とする。 More specifically, the control voltage is set to the maximum value in the extremely low temperature range (maximum cooling range) and the extremely high temperature range (maximum heating range) of TAO, and the air flow rate is set to the maximum air volume. As the TAO rises from the extremely low temperature range toward the intermediate temperature range, or as the TAO decreases from the extremely high temperature range toward the intermediate temperature range, the control voltage is decreased to reduce the air flow rate. Further, when the TAO enters a predetermined intermediate temperature range, the control voltage is set to the minimum value, and the air volume is set to the minimum air volume.
内外気切替ドアのサーボモータへ出力される制御信号については、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置20に記憶された制御マップを参照して、TAOに応じて適切な内外気混合割合となるように決定する。
For the control signal output to the servo motor of the inside / outside air switching door, referring to the control map stored in advance in the air
具体的には、設定温度Tsetに対して内気温Trが所定温度以上に高いとき(冷房高負荷時)に内気モードとし、TAOが低温側から高温側へ上昇するにつれて、全内気モード→内外気混入モード→全外気モードと切り替える。 Specifically, the inside air mode is set when the inside air temperature Tr is higher than a predetermined temperature with respect to the set temperature Tset (at the time of cooling high load), and as the TAO rises from the low temperature side to the high temperature side, the all inside air mode → the inside / outside air Switch from mixed mode to all outside air mode.
次に、ステップS5にて、蒸発器14における目標冷媒蒸発温度TEOを決定する。具体的には、目標吹出温度TAOに基づいて、予め空調制御装置20に記憶された制御マップを参照して目標冷媒蒸発温度TEOを決定する。本実施形態では、TAOの増加に伴って、TEOも増加するように決定する。
Next, the target refrigerant | coolant evaporation temperature TEO in the
次に、ステップS6にて、圧縮機11の冷媒吐出能力を決定する。具体的には、蒸発器温度センサ24にて検出された蒸発器14のフィン温度Teと目標冷媒蒸発温度TEOとの偏差En(Te−TEO)を算出し、この偏差Enに基づいて、TeをTEOに近づけるように比例積分制御(PI制御)によるフィードバック制御手法によって、電動モータ11aへ出力する制御信号を変更する。
Next, in step S6, the refrigerant discharge capacity of the
この際、具体的に、電動モータ11aとして交流モータを採用している場合は、インバータから電動モータ11aへ供給される駆動電流の周波数を制御する制御信号を変更し、電動モータ11aとして直流モータを採用している場合は、電動モータ11aへ供給される制御電圧を変更する。
In this case, specifically, when an AC motor is adopted as the
従って、いずれの形式の電動モータを採用している場合であっても、制御信号によって電動モータ11aの回転数Ncを検出することができる。もちろん、必要に応じて、回転数センサを設けて、電動モータ11aの回転数を検出してもよい。
Therefore, even if any type of electric motor is employed, the rotational speed Nc of the
次に、ステップS7にて、サイクル内を循環する冷媒が不足している冷媒不足状態の判定と、冷媒不足状態が判定された場合の制御が行われる。このステップS7の詳細については、図4のフローチャートにより説明する。まず、ステップS71では、蒸発器温度センサ24にて検出された蒸発器14のフィン温度Teを用いて圧縮機11に吸入される吸入冷媒密度ρを決定する。
Next, in step S7, determination of a refrigerant shortage state in which the refrigerant circulating in the cycle is insufficient and control when a refrigerant shortage state is determined are performed. Details of step S7 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S71, the refrigerant density ρ sucked into the
ここで、フィン温度Teを蒸発器14における冷媒蒸発温度TLとし、この冷媒蒸発温度TLにおける飽和圧力を冷媒蒸発圧力PLとすれば、この冷媒蒸発温度TLおよび冷媒蒸発圧力PLに基づいて圧縮機11に吸入される気相冷媒の吸入冷媒密度ρを算出することができる。そこで、ステップS71では、上記の算出手法によって得られた制御マップを参照して、冷媒蒸発温度TLに基づいて吸入冷媒密度ρを決定する。
Here, if the fin temperature Te is the refrigerant evaporation temperature TL in the
次に、ステップS72にて、下記数式F2によってサイクル内を循環する冷媒の流量を推定する。以下、数式F2によって得られる流量を推定流量G2という。
G2=ηv×Nc×Vc×ρ…(F2)
なお、ηvは圧縮機11の体積効率であり、Ncは電動モータ11aの制御信号から決定される圧縮機11(電動モータ11a)の回転数であり、Vcは圧縮機11の1回転当たりの吐出容量である。従って、ステップS71、S72は、サイクル内を循環する冷媒の流量を推定する流量推定手段を構成している。
Next, in step S72, the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle is estimated by the following mathematical formula F2. Hereinafter, the flow rate obtained by Formula F2 is referred to as an estimated flow rate G2.
G2 = ηv × Nc × Vc × ρ (F2)
Ηv is the volumetric efficiency of the
次に、ステップS73にて、サイクル内を循環する冷媒が不足している冷媒不足状態であるか否かの判定がなされる。具体的には、検出流量G1と推定流量G2とを比較して、G1<G2になっている場合は、冷媒不足状態であると判定してステップS74へ進む。 Next, in step S73, it is determined whether or not the refrigerant circulating in the cycle is insufficient. Specifically, the detected flow rate G1 and the estimated flow rate G2 are compared, and if G1 <G2, it is determined that the refrigerant is in a shortage state, and the process proceeds to step S74.
つまり、冷媒不足状態では、蒸発器14内の冷媒が過熱度を有する気相状態(過熱状態)となる。従って、フィン温度Teおよびフィン温度Teにおける飽和圧力に基づいて決定される吸入冷媒密度ρは、アキュムレータ15にて分離されて実際に圧縮機11に吸入される冷媒の密度よりも高い値となる。
That is, in the refrigerant shortage state, the refrigerant in the
さらに、この実際の冷媒密度よりも高い値の吸入冷媒密度ρを用いて上記数式F2にてサイクルを循環する冷媒流量を推定すれば、推定流量G2が検出流量G1よりも大きくなる。その結果、ステップS73では、冷媒不足状態であるか否かを判定することができる。従って、このステップS73は、冷媒不足状態を判定する冷媒不足判定手段を構成している。 Further, if the refrigerant flow rate circulating in the cycle is estimated by the above formula F2 using the suction refrigerant density ρ having a value higher than the actual refrigerant density, the estimated flow rate G2 becomes larger than the detected flow rate G1. As a result, in step S73, it can be determined whether or not the refrigerant is in a shortage state. Therefore, this step S73 constitutes a refrigerant shortage determining means for determining the refrigerant shortage state.
ステップS74では、電動モータ11aの回転数が0となるように、すなわち、圧縮機11の作動を停止させるように電動モータ11aへ出力される制御信号を変更してステップS8へ進む。一方、G1<G2になっていない場合は、冷媒不足状態ではないものとして、ステップS8へ進む。
In step S74, the control signal output to the
ステップS8では、上記ステップS4、S7にて決定された制御状態が得られるように、空調制御装置20より電気式アクチュエータに対して制御信号が出力される。次のステップS9で制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップS2に戻るようになっている。
In step S8, a control signal is output from the air
本実施形態では、上記の如く、流量推定手段を構成するステップS71、S72によって推定された推定流量G2が流量センサ26の検出流量G1よりも大きくなったときに、冷媒不足判定手段を構成するステップS73が冷媒不足状態を判定するので、例えば、電動圧縮機を採用する冷凍サイクル装置であっても、冷媒不足状態を確実に判定できる。
In the present embodiment, as described above, when the estimated flow rate G2 estimated in steps S71 and S72 constituting the flow rate estimation unit becomes larger than the detected flow rate G1 of the
すなわち、サイクル構成機器の仕様によらず、冷媒不足状態では、蒸発器温度センサ24がフィン温度Teとして過熱状態の冷媒の温度を検出するので、このフィン温度Teを用いて推定された推定流量G2は、実際にサイクルを循環する冷媒流量に相当する検出流量G1よりも大きくなる。従って、推定流量G2と検出流量G1とを比較することで、冷媒不足状態を確実に判定できる。
That is, regardless of the specifications of the cycle component equipment, in the refrigerant shortage state, the
そして、冷媒不足状態が判定されたときに、吐出能力制御手段20aが電動モータ11aの回転数を0として圧縮機11の作動を停止させるので、圧縮機11の潤滑不良を確実に防止することができる。
When the refrigerant shortage state is determined, the discharge capacity control means 20a sets the rotation speed of the
ここで、本実施形態では、蒸発器温度センサ24を第2熱交換部14dの冷媒出口部側に配置している。このことは、蒸発器温度センサ24が、蒸発器14全体としての冷媒流路の中央部近傍に配置されていることを意味する。従って、蒸発器14全体としての冷媒流路の中央部近傍で冷媒が過熱状態となる程度の冷媒不足状態を判定できる。
Here, in this embodiment, the
これに対して、例えば、蒸発器温度センサ24を蒸発器14の入口部近傍に配置すれば、蒸発器14の入口部近傍で冷媒が過熱状態となるような極端な冷媒不足状態を判定でき、蒸発器14の出口部近傍に配置すれば、蒸発器14の出口部近傍で冷媒が過熱状態となる程度の僅かな冷媒不足状態を判定できる。つまり、蒸発器温度センサ24の配置を変更すれば、判定できる冷媒不足状態の程度を変更することもできる。
On the other hand, for example, if the
さらに、本実施形態では、流量センサ26がサイクルの高圧側に配置されることになるので、検出流量G1の実際の冷媒流量に対する検出誤差を小さくできる。つまり、低圧側冷媒に対して密度の大きい高圧側冷媒の流量を測定しているので、冷媒が流量センサ26を通過する際の圧力損失の増加を抑制できる。従って、サイクルの低圧側に流量センサ26を配置する場合に対して、検出誤差、検出ばらつきを縮小できる。
Furthermore, in this embodiment, since the
しかも、冷媒が流量センサ26を通過する際の圧力損失を低下させるために流量センサ26自体を大型化する必要もない。その結果、冷媒不足状態を精度よく判定できるとともに、冷凍サイクル装置全体としての大型化も回避できる。さらに、流量センサ26が、圧縮機11の冷媒吐出側通路を形成するハウジング内に設けられているので、流量センサ26および圧縮機11の小型化を図ることができる。
Moreover, it is not necessary to increase the size of the
なお、上述した実施形態では、ステップS73にて、冷媒不足状態であることが判定された場合に、ステップS74にて圧縮機11の作動を停止させているが、冷媒不足状態ではサイクル内の冷媒が車室内に漏れ出していることが懸念される。そこで、ステップS74において、内外気切替ドアのサーボモータへ出力される制御信号を全外気モードへ強制的に変更するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, when it is determined in step S73 that the refrigerant is in a shortage state, the operation of the
(第2実施形態)
本実施形態の冷凍サイクル装置10では、図5に示すように、上述の第1実施形態に対して、内部熱交換器16を設けている。なお、図5は、本実施形態の冷凍サイクル装置10の全体構成図である。また、図5では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは以下の図面においても同様である。
(Second Embodiment)
In the
内部熱交換器16は、高圧側冷媒流路16aを通過する放熱器12出口側冷媒と低圧側冷媒流路16bを通過する圧縮機11吸入側冷媒とを熱交換させて、高圧側冷媒流路16aを通過する冷媒を冷却するものである。これにより、蒸発器14における入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差(冷凍能力)を増大させることができる。
The
なお、内部熱交換器16の具体的構成としては、高圧側冷媒流路16aと低圧側冷媒流路16bとを形成する冷媒配管同士をろう付け接合して熱交換させる構成や、高圧側冷媒流路16aを形成する内側管の外側に低圧側冷媒流路16bを配置する2重管方式の熱交換器構成等を採用できる。
As a specific configuration of the
ところで、本実施形態のように、内部熱交換器16を備えるサイクルでは、蒸発器14流出冷媒が、放熱器12出口側冷媒によって加熱された後に圧縮機11へ吸入される。従って、蒸発器温度センサ24によって検出されたフィン温度Teは、圧縮機11吸入冷媒の温度よりも低くなる。このため、第1実施形態と同様の算出手法で吸入冷媒密度ρを決定すると、実際の圧縮機11の吸入冷媒密度よりも小さい値が決定されてしまう。
By the way, in the cycle including the
さらに、実際の吸入冷媒密度よりも小さい値を用いて推定流量G2を推定すると、推定流量G2実際の冷媒流量よりも小さい値が推定されてしまうため、冷媒不足判定手段を構成するステップS73が冷媒不足状態を判定できなくなってしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、第1実施形態に対して、図6に示すように、図3のステップS7における制御処理を変更し、ステップS711、S72によって流量推定手段を構成している。 Further, if the estimated flow rate G2 is estimated using a value smaller than the actual suction refrigerant density, a value smaller than the estimated flow rate G2 actual refrigerant flow rate is estimated. There is a risk that the shortage cannot be determined. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the control processing in step S7 in FIG. 3 is changed with respect to the first embodiment, and the flow rate estimation means is configured by steps S711 and S72.
まず、本実施形態のステップS711では、下記数式F3によって吸入冷媒温度Tsを算出する。
Ts=f(TL、Tam、G1、φ)…(F3)
なお、φは内部熱交換器16の熱交換効率であり、内部熱交換器16の各冷媒流路16a、16bの長さ、熱伝達率などによって定められる。
First, in step S711 of this embodiment, the intake refrigerant temperature Ts is calculated by the following mathematical formula F3.
Ts = f (TL, Tam, G1, φ) (F3)
Note that φ is the heat exchange efficiency of the
前述の如く、内部熱交換器16では、蒸発器14出口側冷媒と放熱器12出口側冷媒とを熱交換させる。従って、蒸発器14出口側冷媒温度に相当する冷媒蒸発温度TL、放熱器12出口側冷媒温度に相当する外気温(検出空気温度)Tam、サイクル内を循環する冷媒の検出流量G1および熱交換効率φによって、内部熱交換器16の低圧側冷媒流路16b流出冷媒の温度、すなわち吸入冷媒温度Tsを算出することができる。
As described above, in the
そして、上記数式F3によって算出された吸入冷媒温度Tsにおける飽和圧力を冷媒蒸発圧力PLとすれば、第1実施形態と同様に、この吸入冷媒温度Tsおよび冷媒蒸発圧力PLに基づいて圧縮機11に吸入される気相冷媒の吸入冷媒密度ρを決定することができる。その他の構成および制御は第1実施形態と同様である。
Then, if the saturation pressure at the intake refrigerant temperature Ts calculated by the above formula F3 is the refrigerant evaporation pressure PL, the
本実施形態では、上記の如く、流量推定手段を構成するステップS71、S72において、検出冷媒温度Teのみならず検出空気温度Tamを用いて推定流量G2を推定するので、内部熱交換器16を備える冷凍サイクル装置10であっても、推定流量G2の推定精度を向上させることができる。
In the present embodiment, as described above, in steps S71 and S72 constituting the flow rate estimation means, the estimated flow rate G2 is estimated using not only the detected refrigerant temperature Te but also the detected air temperature Tam, so the
つまり、ステップS711において、内部熱交換器16における高圧冷媒と低圧冷媒との熱交換量の影響が補正されるので、高い精度の推定流量G2を推定できる。その結果、冷媒不足状態を確実かつ精度よく判定することができ、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
That is, in step S711, the influence of the heat exchange amount between the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant in the
(第3実施形態)
第1実施形態では、冷媒不足判定手段を構成するステップS73が冷媒不足状態を判定したときに、圧縮機11の作動を停止させているが、本実施形態では、冷媒不足状態を判定しても圧縮機11の潤滑不足が生じていない場合は、圧縮機11の作動を継続させる例を説明する。具体的には、本実施形態では、図7に示すように、図3のステップS7における制御処理を変更している。
(Third embodiment)
In 1st Embodiment, when step S73 which comprises a refrigerant | coolant shortage determination means determines the refrigerant | coolant shortage state, although the action | operation of the
ステップS73にて、冷媒不足状態であると判定されると、ステップS75に進み、検出冷媒流量G1≦基準流量KG1となっているか否かが判定される。この基準流量KG1は、冷媒とともにサイクル内を循環する冷凍機油を圧縮機11へ戻すために必要な冷媒流量、すなわち圧縮機11の潤滑不足を招くことのない最低冷媒循環流量よりも高い値に設定されている。
If it is determined in step S73 that the refrigerant is in a shortage state, the process proceeds to step S75, and it is determined whether or not the detected refrigerant flow rate G1 ≦ reference flow rate KG1. The reference flow rate KG1 is set to a value higher than the refrigerant flow rate necessary for returning the refrigeration oil circulating in the cycle together with the refrigerant to the
ステップS75にて、G1≦KG1になっている場合は、圧縮機11の潤滑不足が生じているものとして、ステップS76へ進み、電動モータ11aの回転数が0となるように、すなわち、圧縮機11の作動を停止させるように電動モータ11aへ出力される制御信号を変更してステップS8へ進む。一方、ステップS75にて、G1≦KG1になっていない場合は、圧縮機11の潤滑不足を生じていないものとしてステップS8へ進む。
If G1 ≦ KG1 in step S75, it is determined that the
その他の制御および構成は第1実施形態と同様である。従って、本実施形態の冷凍サイクル装置10によれば、第1実施形態と同様の効果を得ることができるだけでなく、圧縮機11の潤滑不足が生じていない場合は、圧縮機11の作動を継続させて、空調対象空間の空調を継続できる。
Other controls and configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, according to the
もちろん、上述したステップS75、S76による制御を、第2実施形態で説明した内部熱交換器16を備える冷凍サイクル装置10に適用してもよい。さらに、圧縮機11の潤滑不足が生じていない場合であっても、ステップS73にて、冷媒不足状態が判定された場合は、ユーザーに冷媒不足状態が発生していることを知らせる警報手段等を設けてもよい。
Of course, you may apply control by step S75, S76 mentioned above to the refrigerating-
(第4実施形態)
上述の第1〜3実施形態では、圧縮機11として固定容量型圧縮機を採用した例を説明したが、本実施形態では、図8に示すように、可変容量型の圧縮機41を採用した例を説明する。なお、図8は、本実施形態の冷凍サイクル装置10の全体構成図である。
(Fourth embodiment)
In the above-described first to third embodiments, an example in which a fixed capacity compressor is employed as the
本実施形態の圧縮機41は、プーリおよびベルトを介して車両走行用エンジン(図示せず)から駆動力が伝達されて回転駆動されるもので、空調制御装置20から出力される制御信号によって吐出容量を連続的に変更可能に構成された周知の斜板式可変容量型圧縮機である。なお、吐出容量とは冷媒の吸入圧縮を行う作動空間の幾何学的な容積、すなわちピストンストロークの上死点と下死点との間のシリンダ容積である。
The
具体的には、圧縮機41は、吸入冷媒と吐出冷媒とを導入させる斜板室(図示せず)、斜板室へ導入させる吸入冷媒と吐出冷媒との割合を調整する電磁式容量制御弁41a、斜板室の圧力に応じて傾斜角度を変位させる斜板(図示せず)を有して構成されている。そして、この斜板の傾斜角度に応じてピストンストローク(吐出容量)が変更される。
Specifically, the
電磁式容量制御弁41aは、圧縮機41の吸入冷媒圧力と吐出冷媒圧力との差圧による力を発生する圧力応動機構と、この差圧による力と対向する電磁力を発生する電磁機構とを内蔵しており、差圧による力と電磁力との釣り合いによって弁開度(吸入冷媒と吐出冷媒との割合)を調整して斜板室の圧力を変化させる。
The electromagnetic
また、電磁機構の電磁力は、空調制御装置20から出力される制御電流Icによって決定され、制御電流Icを増加させると、斜板室の圧力が低下し、斜板の傾斜角度が増加する。これにより、ピストンストローク(吐出容量)が増加する。逆に、制御電流Icを減少させると、斜板室の圧力が上昇し、斜板の傾斜角度が減少する。これにより、ピストンストローク(吐出容量)が減少する。
Further, the electromagnetic force of the electromagnetic mechanism is determined by the control current Ic output from the
そして、この吐出容量の増減に応じて、圧縮機41の吐出流量が増減することになるので、本実施形態では、電磁式容量制御弁41aが吐出能力変更手段を構成する。なお、本実施形態における制御電流Icと圧縮機41の吐出流量との関係は、図9の特性図に示されるように、制御電流Icの増加に伴って、圧縮機41の吐出流量が増加するようになっている。このような循環冷媒流量制御機能を持つように構成された容量制御弁は、特開2001−173556号公報等にて公知である。
Since the discharge flow rate of the
ここで、図9により、制御電流Icと圧縮機41の吐出流量の関係について説明する。なお、図9のIcmaxは、所定回転数時における最大吐出流量を吐出させる制御電流値を示している。図9に示すように、制御電流Icの増加に伴う吐出流量の増加割合は、圧縮機41の吸入冷媒圧力と吐出冷媒圧力との差圧の増加に伴って小さくなる。
Here, the relationship between the control current Ic and the discharge flow rate of the
このような関係となる理由は、差圧が小さい場合に所定の流量を吐出させるために必要な制御電流Icに対して、差圧が大きい場合に所定の流量を吐出させるために必要な制御電流Icは小さくなるからである。 The reason for this relationship is that the control current Ic required to discharge a predetermined flow rate when the differential pressure is large, as compared to the control current Ic required to discharge a predetermined flow rate when the differential pressure is small. This is because Ic becomes small.
また、圧縮機41の最大吐出流量は、圧縮機41の回転数によって変化し、回転数Nc1に対して回転数Nc2が低いときは、図9に示すように回転数Nc1における最大流量よりも回転数Nc2における最大流量が少なくなる。このため、圧縮機の回転数の低下に伴って、Icmaxも低くなる。
Further, the maximum discharge flow rate of the
制御電流Icの出力は、具体的には電流制御回路の構成上、デューティ制御により変化させる方式とするのが通常であるが、制御電流Icの値をデューティ制御によらず直接、連続的(アナログ的)に変化させてもよい。このように制御電流Icが調整されることによって、圧縮機41では、吐出容量を略0%〜100%の範囲で連続的に変化させることができる。
Specifically, the output of the control current Ic is normally changed by duty control because of the configuration of the current control circuit, but the value of the control current Ic is directly or continuously (analog) regardless of duty control. May be changed. By adjusting the control current Ic in this way, the
なお、本実施形態の圧縮機41では吐出容量を約0%とすることができるので、上述の如く、圧縮機41をプーリおよびベルトを介して車両走行用エンジンに常時連結するクラッチレスの構成とすることができる。もちろん、電磁クラッチを介して車両走行用エンジンから動力を伝達できるようにしてもよい。さらに、本実施形態では、図示しない圧縮機41あるいは車両走行用エンジンの回転数Ncを検出する回転数センサも設けている。その他の構成は第1実施形態と同様である。
In the
次に、本実施形態の冷凍サイクル装置10の作動を説明する。本実施形態では、電磁式容量制御弁41aが吐出能力変更手段を構成しているので、空調制御装置20が実行する制御処理は、第1実施形態の図3に示すフローチャートに対して以下のように変更されている。
Next, the operation of the
まず、ステップS6では、蒸発器温度センサ24にて検出された蒸発器14のフィン温度Teと目標冷媒蒸発温度TEOとの偏差En(Te−TEO)を算出し、この偏差Enに基づいて、TeをTEOに近づけるように比例積分制御(PI制御)によるフィードバック制御手法によって、電磁式容量制御弁41aへ出力する制御電流Icを変更する。
First, in step S6, a deviation En (Te-TEO) between the fin temperature Te of the
次に、本実施形態における図3のステップS7が図10に示すステップS70に変更されている。図10に示すように、まず、ステップS712では、蒸発器温度センサ24にて検出された蒸発器14のフィン温度Teを用いて圧縮機41に吸入される吸入冷媒圧力Psを決定する。具体的には、フィン温度Teを蒸発器14における冷媒蒸発温度TLとし、この冷媒蒸発温度TLにおける飽和圧力を吸入冷媒圧力Psとしている。
Next, step S7 of FIG. 3 in this embodiment is changed to step S70 shown in FIG. As shown in FIG. 10, first, in step S712, the suction refrigerant pressure Ps sucked into the
次に、ステップS721では、ステップS712で決定された吸入冷媒圧力Ps、高圧圧力センサ25によって検出された検出高圧圧力(吐出冷媒圧力)Pd、回転数Ncおよび制御電流Icに基づいて、前述の図9から得られた制御マップを参照して、推定流量G2を推定する。従って、本実施形態では、ステップS712、S721が、流量推定手段を構成している。ステップS73以降の制御は第1実施形態と同様である。
Next, in step S721, based on the suction refrigerant pressure Ps determined in step S712, the detected high pressure (discharged refrigerant pressure) Pd detected by the
つまり、冷媒不足状態では、蒸発器14内の冷媒が過熱度を有する気相状態(過熱状態)となるので、フィン温度Teにおける飽和圧力である吸入冷媒圧力Psは、圧縮機41に吸入される冷媒の圧力よりも高い値となる。従って、圧縮機41の吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力との差圧も実際の差圧より小さくなる。
That is, in the refrigerant shortage state, the refrigerant in the
従って、制御電流Icから図9の特性図を参照して推定流量G2を推定すると、推定流量G2が検出流量G1よりも大きい値となる。その結果、ステップS73では、推定流量G2と検出流量G1とを比較することで冷媒不足状態であるか否かを判定することができる。 Therefore, when the estimated flow rate G2 is estimated from the control current Ic with reference to the characteristic diagram of FIG. 9, the estimated flow rate G2 is larger than the detected flow rate G1. As a result, in step S73, it is possible to determine whether or not the refrigerant is insufficient by comparing the estimated flow rate G2 and the detected flow rate G1.
本実施形態では、上記の如く、流量推定手段を構成するステップS712、S721において、検出冷媒温度Teのみならず検出高圧圧力Pdを用いて推定流量G2を推定するので、電磁式容量制御弁41aによって吐出容量が変更される可変容量型の圧縮機41を備える冷凍サイクル装置10であっても、推定流量G2の推定精度を向上させることができ、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, as described above, in steps S712 and S721 constituting the flow rate estimation means, the estimated flow rate G2 is estimated using not only the detected refrigerant temperature Te but also the detected high pressure Pd, so that the electromagnetic
なお、本実施形態では、検出高圧圧力Pdを圧縮機41の冷媒吐出圧力として、推定流量G2を推定しているが、外気温センサ21によって検出された外気温(検出空気温度)Tamを用いて冷媒吐出圧力を決定してもよい。
In the present embodiment, the estimated flow rate G2 is estimated using the detected high pressure Pd as the refrigerant discharge pressure of the
前述の如く、外気温(検出空気温度)Tamは放熱器12出口側冷媒温度に相当する温度であり、圧力制御弁13では、高圧側冷媒圧力を放熱器12の出口側の高圧側冷媒温度により決まる目標高圧に調整している。従って、検出空気温度Tamによって高圧側冷媒圧力、すなわち冷媒吐出圧力を推定することができる。従って、ステップS721において検出空気温度Tamを用いても冷媒不足状態を精度よく判定することができる。
As described above, the outside air temperature (detected air temperature) Tam is a temperature corresponding to the refrigerant temperature at the outlet side of the
また、本実施形態のように、電磁式容量制御弁41aによって吐出容量が変更される可変容量型の圧縮機41を備える冷凍サイクル装置10に内部熱交換器16を設け、第2実施形態と同様の制御を行ってもよい。さらに、第3実施形態と同様の制御によって、圧縮機41の潤滑不足が生じていない場合は、冷凍サイクル装置10の作動を継続させてもよい。
Further, as in the present embodiment, the
(第5実施形態)
上述の第4実施形態では、冷凍サイクル装置10の作動中、繰り返しステップS73にて冷媒不足状態となっているか否かが判定されることになるが、本実施形態では、単位時間あたりの圧縮機41の冷媒吐出能力変化量の少ないとき、すなわちサイクルを循環する冷媒流量の変動が少ないときのみに冷媒不足状態の判定を行う。
(Fifth embodiment)
In the above-described fourth embodiment, while the
具体的には、図11のフローチャートに示すように、ステップS6にて圧縮機41の冷媒吐出能力を決定した後、ステップS61にて、電磁式容量制御弁41aに出力される制御電流Icが圧縮機41の吐出流量が最大となる制御電流値Icmaxより大きくなっているか否かを判定する。
Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 11, after the refrigerant discharge capacity of the
ステップS61でIc>Icmaxとなっている場合は、ステップS7へ進む。前述の図9に示すように、Ic>Icmaxとなっている場合は、圧縮機41の吐出流量が最大となるので、吐出流量が変化しない。つまり、本実施形態では、単位時間あたりの圧縮機41の冷媒吐出能力変化量が基準冷媒吐出能力変化量(本実施形態では変化量0)以下になり、サイクルを循環する冷媒流量が変動しない。
If Ic> Icmax is satisfied in step S61, the process proceeds to step S7. As shown in FIG. 9 described above, when Ic> Icmax, the discharge flow rate of the
そして、ステップS7へ進み、第1実施形態と同様に、冷媒不足状態になっているか否かの判定と、冷媒不足状態が判定された場合の制御が行われる。一方、Ic>Icmaxとなっていない場合は、圧縮機41の吐出流量が変化しうる状態なので、ステップS8へ進む。つまり、ステップS7の制御処理は行われない。その他の制御および構成については、第1実施形態と同様である。
Then, the process proceeds to step S7, and similarly to the first embodiment, the determination as to whether or not the refrigerant is in a shortage state and the control when the refrigerant shortage state is determined are performed. On the other hand, if Ic> Icmax is not satisfied, the discharge flow rate of the
本実施形態では、上記の如く、単位時間あたりの圧縮機41の冷媒吐出能力の変化量が基準冷媒吐出能力変化量以下になっているときのみ、すなわち、サイクルを循環する冷媒流量の変動が少ないときのみに冷媒不足状態の判定を行うので、冷媒流量の変動の影響による誤判定を抑制できる。
In the present embodiment, as described above, only when the change amount of the refrigerant discharge capacity of the
さらに、冷媒不足状態の判定を行った場合は、第1実施形態と同様に、冷媒不足状態を確実かつ精度よく判定することができる。つまり、Ic>Icmaxでは、圧縮機41として可変容量型圧縮機を採用している場合であっても、容量100%状態となっているので、固定容量型圧縮機を採用した第1実施形態の制御ステップS7と同様の制御を適用できる。もちろん、第2、3実施形態の制御ステップS7と同様の制御を適用してもよい。
Furthermore, when the refrigerant shortage state is determined, the refrigerant shortage state can be reliably and accurately determined as in the first embodiment. In other words, when Ic> Icmax, even when a variable capacity compressor is employed as the
(第6実施形態)
上述の第5の実施形態ではIc>Icmaxのとき、すなわちサイクルを循環する冷媒流量が変動しないときのみ、冷媒不足状態になっているか否かの判定と、冷媒不足状態が判定された場合の制御を行う例を説明しているが、本実施形態では、図12に示すように、IcとIcmaxの大小関係を比較して、サイクルを循環する冷媒流量が変動し得るとき、および、変動しないときのそれぞれに応じた制御を行っている。
(Sixth embodiment)
In the above fifth embodiment, only when Ic> Icmax, that is, when the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle does not fluctuate, it is determined whether or not the refrigerant is short, and control when the refrigerant shortage is determined. In this embodiment, as shown in FIG. 12, the magnitude relationship between Ic and Icmax is compared, and the flow rate of refrigerant circulating in the cycle can vary, and when it does not vary Control according to each of these.
具体的には、図12に示すように、ステップS61において、Ic>Icmaxとなっている場合は、第5実施形態のステップS7と同様の制御で冷媒不足状態になっているか否かの判定と、冷媒不足状態が判定された場合の制御を行う。一方、Ic>Icmaxとなっていない場合は、第4実施形態のステップS70と同様の制御で冷媒不足状態になっているか否かの判定と、冷媒不足状態が判定された場合の制御を行う。 Specifically, as shown in FIG. 12, when Ic> Icmax is satisfied in step S61, it is determined whether or not the refrigerant is in a shortage state by the same control as in step S7 of the fifth embodiment. Control is performed when the refrigerant shortage state is determined. On the other hand, if Ic> Icmax is not satisfied, determination is made as to whether or not the refrigerant is in a shortage state by the same control as in step S70 of the fourth embodiment, and control is performed when the refrigerant shortage state is determined.
その他の制御および構成については、第5実施形態と同様である。従って、本実施形態では、サイクルを循環する冷媒流量の変動が少ないときに冷媒不足状態を確実かつ精度よく判定することができるだけでなく、単位時間あたりの圧縮機41の冷媒吐出能力の変化量が基準冷媒吐出能力変化量を超えるとき、すなわち、サイクルを循環する冷媒流量の変動が多いときであっても、冷媒不足状態を判定することができる。
Other controls and configurations are the same as in the fifth embodiment. Therefore, in the present embodiment, not only can the refrigerant shortage state be reliably and accurately determined when the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle is small, but the amount of change in the refrigerant discharge capacity of the
(第7実施形態)
上述の第1実施形態では、冷凍サイクル装置10の作動中に、繰り返しステップS73にて冷媒不足状態となっているか否かについて判定しているが、本実施形態では、単位時間あたりにサイクルを循環する冷媒流量の変化量が基準変化量よりも少ないとき、すなわちサイクルを循環する冷媒流量の変動が少ないときのみに冷媒不足状態の判定を行う。
(Seventh embodiment)
In the above-described first embodiment, while the
具体的には、図13のフローチャートに示すように、ステップS6にて圧縮機11の冷媒吐出能力を決定した後、ステップS62へ進む。ステップS62では、今回検出された検出流量G1nから、空調制御装置20のメモリに記憶された単位時間前に検出された検出流量G1n−1を減算した値の絶対値、すなわち単位時間あたりの検出流量G1の流量変化量ΔG1が基準流量変化量ΔKG1以下となっているか否かを判定する。
Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 13, after the refrigerant discharge capacity of the
ここで、基準流量変化量ΔKG1は、サイクルを循環する冷媒流量の変動が十分少ない値となるように定めた値であり、本実施形態では、具体的に、単位時間前に検出された検出流量G1n−1の10%の値を基準流量変化量ΔKG1としている。さらに、単位時間は、30秒としている。 Here, the reference flow rate change amount ΔKG1 is a value determined so that the fluctuation of the refrigerant flow rate circulating in the cycle becomes a sufficiently small value. In the present embodiment, specifically, the detected flow rate detected before unit time. A value of 10% of G1n-1 is set as a reference flow rate change amount ΔKG1. Further, the unit time is 30 seconds.
このステップS62で、ΔG1≦ΔKG1となっている場合はサイクルを循環する冷媒流量の変動が少ない状態であるとして、ステップS7へ進み、第1実施形態と同様に、冷媒不足状態になっているか否かの判定と、冷媒不足状態が判定された場合の制御が行われる。 If ΔG1 ≦ ΔKG1 in step S62, it is determined that the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle is small, and the process proceeds to step S7, and whether or not the refrigerant is in a shortage state as in the first embodiment. And the control when the refrigerant shortage state is determined.
一方、ΔG1≦ΔKG1となっていない場合は、サイクルを循環する冷媒流量が大きく変化しうる状態なので、ステップS8へ進む。つまり、ステップS7の制御処理は行われない。その他の制御および構成については、第1実施形態と同様である。 On the other hand, if ΔG1 ≦ ΔKG1 is not satisfied, the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle can be greatly changed, and thus the process proceeds to step S8. That is, the control process in step S7 is not performed. Other controls and configurations are the same as in the first embodiment.
本実施形態では、上記の如く、単位時間あたりの圧縮機11の冷媒吐出能力の変化量が基準流量変化量ΔKG1以下になっているときのみ、すなわちサイクルを循環する冷媒流量の変動が少ないときのみに冷媒不足状態の判定を行うので、冷媒流量の変動の影響による誤判定を抑制できる。さらに、冷媒不足状態の判定を行った場合は、第1実施形態と同様に、冷媒不足状態を確実かつ精度よく判定することができる。
In the present embodiment, as described above, only when the change amount of the refrigerant discharge capacity of the
なお、本実施形態のステップS62では、単位時間あたりの検出流量G1の変化量によって、冷媒流量の変動が少ない状態であることを判定しているが、例えば、ステップS6にて、ステップS71、S72と同様に推定流量G2を推定して、単位時間あたりの推定流量G2の変化量によって、冷媒流量の変動が少ない状態であることを判定してもよい。 In step S62 of the present embodiment, it is determined that the change in the refrigerant flow rate is small based on the amount of change in the detected flow rate G1 per unit time. For example, in step S6, steps S71 and S72 are performed. Similarly, the estimated flow rate G2 may be estimated, and it may be determined that the change in the refrigerant flow rate is small based on the amount of change in the estimated flow rate G2 per unit time.
さらに、電動モータ11aへ出力される制御電圧の変化量、圧縮機11あるいは電動モータ11aの回転数Ncの変化量によって、冷媒流量の変動が少ない状態であることを判定してもよい。
Further, it may be determined that the refrigerant flow rate is less varied based on the change amount of the control voltage output to the
また、本実施形態のステップS62による制御を、第2実施形態で説明した内部熱交換器16を備える冷凍サイクル装置10に適用してもよい。さらに、本実施形態において、第3実施形態と同様の制御によって、圧縮機11の潤滑不足が生じていない場合は、冷凍サイクル装置10の作動を継続させてもよい。
Moreover, you may apply control by step S62 of this embodiment to the refrigerating-
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows.
(1)上述の第3実施形態では、冷媒不足判定手段を構成するステップS73が冷媒不足状態を判定したときであっても、ステップS75にて圧縮機11の潤滑不足が生じているか否かを判定しているが、ステップS75の判定をステップ73の前に実行してもよい。例えば、図3のステップS2の直後に検出流量G1≦基準流量KG1となっているか否かの判定を行い、G1≦KG1になっているときは、圧縮機11の作動を停止させるようにしてもよい。
(1) In the third embodiment described above, whether or not the
(2)上述の第5実施形態では、Ic>Icmaxとなっている場合に、サイクルを循環する冷媒流量の変動が少ないものと判定しているが、単位時間あたりの制御電流Icの変化量ΔIcが予め定めた基準制御電流変化量ΔKIc以下になっている場合に、サイクルを循環する冷媒流量の変動が少ないものと判定してもよい。 (2) In the fifth embodiment described above, when Ic> Icmax, it is determined that the change in the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle is small, but the change amount ΔIc of the control current Ic per unit time is determined. May be determined to be less fluctuating in the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle when the reference control current change amount ΔKIc is less than or equal to a predetermined value.
この場合、ΔIc≦ΔKIcとなっており、かつ、単位時間あたりの圧縮機41(車両走行用エンジン)の回転数Ncの変化量ΔNcが予め定めた基準回転数変化量ΔNc以下になっている場合に、サイクルを循環する冷媒流量の変動が少ないものと判定すれば、判定精度を向上できる。 In this case, ΔIc ≦ ΔKIc, and the change amount ΔNc of the rotation speed Nc of the compressor 41 (vehicle traveling engine) per unit time is equal to or less than a predetermined reference rotation speed change amount ΔNc. In addition, if it is determined that the flow rate of the refrigerant circulating through the cycle is small, the determination accuracy can be improved.
(3)上述の第6実施形態では、固定容量型の圧縮機11および電動モータ11aによって構成された電動圧縮機を採用した例を説明しているが、もちろん可変容量型の圧縮機41と電磁式容量制御弁41aを採用してもよい。
(3) In the above-described sixth embodiment, an example in which an electric compressor constituted by the fixed
(4)上述の実施形態では、流量センサ26として差圧式流量センサを採用した例を説明しているが、流量センサ26の形式はこれに限定されない。例えば、熱線式流量センサのような、質量流量センサを採用してもよい。
(4) In the above-described embodiment, an example in which a differential pressure type flow sensor is employed as the
(5)上述の実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置10を車両用空調装置に適用した例を説明しているが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、業務用冷蔵冷凍装置、家庭用冷蔵庫等に適用してもよい。
(5) In the above-described embodiment, an example in which the
また、冷媒も二酸化炭素に限定されることなく、フロン系冷媒、HC系冷媒を採用してもよい。この場合、アキュムレータ15を廃止して放熱器12下流側冷媒の気液を分離する受液器を設けてもよい。
Further, the refrigerant is not limited to carbon dioxide, and a chlorofluorocarbon refrigerant or an HC refrigerant may be employed. In this case, the
(6)上述の実施形態では、放熱器12を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器14を室内側熱交換器として車室内の冷却用に適用しているが、蒸発器14を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として構成し、放熱器12を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する室内側熱交換器として構成するヒートポンプサイクルに本発明を適用してもよい。
(6) In the above-described embodiment, the
11、41…圧縮機、11a…電動モータ、12…放熱器、13…圧力制御弁、
14…蒸発器、16…内部熱交換器、20a…吐出能力制御手段、
21…外気温センサ、24…蒸発器温度センサ、25…高圧圧力センサ、
26…流量センサ、41a…電磁式容量制御弁、
S71、S711、S712、S72、S721…流量推定手段、
S73…冷媒不足判定手段、G1…検出流量、G2…推定流量。
DESCRIPTION OF
14 ... Evaporator, 16 ... Internal heat exchanger, 20a ... Discharge capacity control means,
21 ... Outside air temperature sensor, 24 ... Evaporator temperature sensor, 25 ... High pressure sensor,
26 ... Flow rate sensor, 41a ... Electromagnetic capacity control valve,
S71, S711, S712, S72, S721 ... flow rate estimation means,
S73: refrigerant shortage determining means, G1: detected flow rate, G2: estimated flow rate.
Claims (15)
前記圧縮機(11、41)から吐出された冷媒を放熱させる放熱器(12)と、
前記放熱器(12)にて放熱された冷媒を減圧膨張させる減圧手段(13)と、
前記減圧手段(13)にて減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器(14)と、
前記圧縮機(11、41)の冷媒吐出能力を変更する吐出能力変更手段(11a、41a)と、
前記吐出能力変更手段(11a、41a)の作動を制御する吐出能力制御手段(20a)と、
サイクルの高圧側に配置されて、サイクル内を循環する冷媒流量を検出する流量検出手段(26)と、
前記蒸発器(14)のうち予め定めた部位の温度を検出する冷媒温度検出手段(24)と、
前記冷媒温度検出手段(24)によって検出された検出冷媒温度(Te)を用いてサイクル内を循環する冷媒流量を推定する流量推定手段(S71、S711、S712、S72、S721)と、
サイクル内を循環する冷媒が不足している冷媒不足状態であることを判定する冷媒不足判定手段(S73)とを備え、
前記冷媒不足判定手段(S73)は、前記流量推定手段(S71、S711、S712、S72、S721)によって推定された推定流量(G2)が前記流量検出手段(26)の検出流量(G1)よりも大きくなったときに、前記冷媒不足状態であることを判定し、
前記吐出能力制御手段(20a)は、前記冷媒不足状態が判定されたときに、前記圧縮機(11、41)の冷媒吐出能力を低減させるように前記吐出能力変更手段(11a、41a)の作動を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。 A compressor (11, 41) for compressing and discharging the refrigerant;
A radiator (12) for radiating the refrigerant discharged from the compressor (11, 41);
Decompression means (13) for decompressing and expanding the refrigerant radiated by the radiator (12);
An evaporator (14) for evaporating the refrigerant decompressed and expanded by the decompression means (13);
Discharge capacity changing means (11a, 41a) for changing the refrigerant discharge capacity of the compressor (11, 41);
A discharge capacity control means (20a) for controlling the operation of the discharge capacity changing means (11a, 41a);
A flow rate detection means (26) disposed on the high pressure side of the cycle for detecting the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle;
Refrigerant temperature detection means (24) for detecting the temperature of a predetermined portion of the evaporator (14);
Flow rate estimation means (S71, S711, S712, S72, S721) for estimating the flow rate of the refrigerant circulating in the cycle using the detected refrigerant temperature (Te) detected by the refrigerant temperature detection means (24);
A refrigerant shortage determining means (S73) for determining that the refrigerant circulating in the cycle is short of refrigerant.
The refrigerant shortage determining means (S73) is configured such that the estimated flow rate (G2) estimated by the flow rate estimating means (S71, S711, S712, S72, S721) is greater than the detected flow rate (G1) of the flow rate detecting means (26). When it becomes large, it is determined that the refrigerant is in a shortage state,
The discharge capacity control means (20a) operates the discharge capacity change means (11a, 41a) so as to reduce the refrigerant discharge capacity of the compressor (11, 41) when the refrigerant shortage state is determined. A refrigeration cycle apparatus that controls the refrigeration.
前記流量推定手段(S711、S712、S72、S721)は、前記空気温度検出手段(21)によって検出された検出空気温度(Tam)と高圧側圧力検出手段(25)によって検出された検出高圧圧力(Pd)のうち少なくとも一方を用いて前記推定流量(G2)を推定することを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 At least one of air temperature detection means (21) for detecting the temperature of air blown to the radiator (12) and high pressure side pressure detection means (25) for detecting high pressure side refrigerant pressure is provided,
The flow rate estimating means (S711, S712, S72, S721) includes a detected air temperature (Tam) detected by the air temperature detecting means (21) and a detected high pressure detected by the high pressure side pressure detecting means (25) ( The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the estimated flow rate (G2) is estimated using at least one of Pd).
前記流量推定手段(S711、S72)は、前記検出冷媒温度(Te)および前記検出空気温度(Tam)を用いて前記推定流量(G2)を推定することを特徴とする請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 And an internal heat exchanger (16) for exchanging heat between the refrigerant flowing out of the radiator (12) and the refrigerant sucked into the compressor (11, 41),
The refrigeration according to claim 3, wherein the flow rate estimation means (S711, S72) estimates the estimated flow rate (G2) using the detected refrigerant temperature (Te) and the detected air temperature (Tam). Cycle equipment.
前記吐出能力変更手段は、前記吐出容量を変更する容量制御弁(41a)であり、
前記流量推定手段(S712、S721)は、前記検出冷媒温度(Te)および前記検出空気温度(Tam)を用いて前記推定流量(G2)を推定することを特徴とする請求項3または4に記載の冷凍サイクル装置。 The compressor is a variable capacity compressor (41) configured to be capable of changing the discharge capacity,
The discharge capacity changing means is a capacity control valve (41a) for changing the discharge capacity,
The flow rate estimation means (S712, S721) estimates the estimated flow rate (G2) using the detected refrigerant temperature (Te) and the detected air temperature (Tam). Refrigeration cycle equipment.
前記吐出能力変更手段は、前記吐出容量を変更する容量制御弁(41a)であり、
前記流量推定手段(S712、S721)は、前記検出冷媒温度(Te)および前記検出高圧圧力(Pd)を用いて前記推定流量(G2)を推定することを特徴とする請求項3または4に記載の冷凍サイクル装置。 The compressor is a variable capacity compressor (41) configured to be capable of changing the discharge capacity,
The discharge capacity changing means is a capacity control valve (41a) for changing the discharge capacity,
The flow rate estimation means (S712, S721) estimates the estimated flow rate (G2) using the detected refrigerant temperature (Te) and the detected high pressure (Pd). Refrigeration cycle equipment.
前記吐出能力変更手段は、前記固定容量型圧縮機(11)を回転駆動する電動モータ(11a)であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の冷凍サイクル装置 The compressor is a fixed capacity compressor (11) having a fixed discharge capacity,
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the discharge capacity changing means is an electric motor (11a) that rotationally drives the fixed capacity compressor (11).
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