JP2004309081A

JP2004309081A - 膨張弁およびその制御方法

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Publication number: JP2004309081A
Application number: JP2003106280A
Authority: JP
Inventors: Hisatoshi Hirota; 久寿広田
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】所定流量以下でも成績係数がよく、潤滑オイルの循環量を十分に確保できるようにする。
【解決手段】レシーバから図示しない冷媒配管接続穴を介して導入される高圧導入室１２と絞り膨張された冷媒をエバポレータに供給する冷媒配管接続穴１３とに並列にソレノイド弁２８を設ける構成にした。これにより、通常は、ソレノイド弁２８を閉じて、エバポレータ出口の冷媒が所定の過熱度を有するように制御することで冷凍サイクルの成績係数を最大にし、所定流量以下では、ソレノイド弁２８を周期的に所定時間開けて絞り通路をバイパスさせることにより、冷媒流量を一時的に増やして潤滑オイルの循環量を十分に確保し、可変容量コンプレッサの焼き付きを防止する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は膨張弁およびその制御方法に関し、特に自動車用空調装置の冷凍サイクル内にて高温・高圧の液冷媒を絞り膨張させて低温・低圧の冷媒にするとともに、エバポレータ出口の冷媒の蒸発状態が所定の過熱度を持つようにエバポレータに供給する冷媒の流量を制御するようにした温度式の膨張弁およびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用空調装置では、エンジンの回転数が変動しても、冷凍サイクルを流れる冷媒の流量を冷房負荷に応じた所定値に保つことができるように冷媒の吐出容量を連続的に変化させることができる可変容量コンプレッサが用いられている。
【０００３】
可変容量コンプレッサは、密閉されたクランク室内にエンジンの駆動力が伝達される回転軸に対して傾斜角可変に設けられた斜板を有し、クランク室の圧力を制御することによって斜板の傾斜角度を変更し、これによって斜板に連結されたピストンのストローク量を変更することで、吐出される冷媒の容量を可変するようにした斜板式のものが知られている。クランク室の圧力は、容量制御弁によって制御される。この容量制御弁は、可変容量コンプレッサの吸入圧力に感応して吐出室からクランク室に導入する圧力を制御する。たとえば、冷房負荷が低下して、吸入圧力が設定圧力より低下した場合、容量制御弁は、吸入圧力の低下を感知して開度を大きくし、これにより、吐出室からクランク室に導入する圧力を増やすよう制御する。クランク室の圧力と吸入圧力との差圧が大きくなることにより、斜板の傾斜角度が小さくなり、ピストンストロークが小さくなって、可変容量コンプレッサの容量が小さくなる。この結果、吸入圧力が設定圧力に制御され、エバポレータの吹き出し温度を一定に維持することができるようになる。
【０００４】
このような吸入圧力を一定に制御するようにした可変容量コンプレッサを用いた冷凍サイクルでは、膨張弁としてクロスチャージ方式の温度式膨張弁が用いられている。クロスチャージは、温度式膨張弁の特性を示した図２において特性Ａで示したように、膨張弁の感温筒内の温度−圧力特性を、冷凍サイクルに使用している冷媒の飽和蒸気圧曲線よりも勾配を緩くしたものである。このクロスチャージを使用すると、エバポレータ出口の冷媒温度が低い低負荷時では、感温筒内の圧力が冷媒の飽和蒸気圧曲線より高くなるので、膨張弁は、開きっ放しとなり、エバポレータ出口の圧力に応答しなくなる。したがって、膨張弁の制御は、可変容量コンプレッサの可変容量域で、エバポレータ出口の圧力にほぼ等しい吸入圧力を一定に制御するようにした可変容量コンプレッサの制御と競合しなくなり、ハンチングのない安定した制御が可能になる。
【０００５】
また、低負荷時では、膨張弁が開きっ放しとなることにより、エバポレータ出口の冷媒は、完全に蒸発していない液を含んだ状態で可変容量コンプレッサに戻される。一方、高負荷運転時は、冷媒流量が多いので、冷媒に含まれている可変容量コンプレッサの潤滑オイルの循環量も多い。低負荷時で可変容量コンプレッサが小容量運転しているときには、液を含んだ冷媒が可変容量コンプレッサに戻されるので、冷媒流量が少なくても十分なオイル循環が確保され、オイル不足による可変容量コンプレッサの焼き付きが防止されている。
【０００６】
この吸入圧力一定制御の可変容量コンプレッサ以外に、冷媒の吐出流量を一定に制御する流量制御の可変容量コンプレッサも知られている。このような流量制御の可変容量コンプレッサを使用した冷凍サイクルでも、安定制御と低負荷時におけるオイル循環の確保という観点からクロスチャージ方式の温度式膨張弁が用いられている。しかし、膨張弁にクロスチャージ方式の温度式膨張弁を用いることは、低負荷運転時にエバポレータから可変容量コンプレッサへの液戻りがあるため、冷媒に含まれている液の蒸発をエバポレータの代わりに可変容量コンプレッサが行うことになり、その結果、冷凍サイクルの成績係数が悪くなり、自動車の燃費が悪くなる。
【０００７】
これに対し、流量制御の可変容量コンプレッサと、図２において特性Ｂで示したようなノーマルチャージ方式の温度式膨張弁とを用いた冷凍サイクルも知られている（たとえば、特許文献１参照。）。ノーマルチャージは、エバポレータ出口の冷媒温度が冷凍サイクルに使用している冷媒の飽和蒸気圧曲線よりも常に高い温度、すなわち過熱度ＳＨを有しているので、成績係数を良くすることができる。ノーマルチャージ方式の温度式膨張弁を用いたことにより潤滑オイルの循環量が減るという点に関しては、流量制御の可変容量コンプレッサが、必要なオイル戻り量を確保するための最小流量を下回らないように冷媒流量を制御することで、オイル不足による可変容量コンプレッサの焼き付きを回避している。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１３３０５３号公報（段落番号〔００１５〕〜〔００１７〕，図２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の温度式膨張弁は、冷凍サイクルの成績係数を最大に保つためにノーマルチャージ方式を採ってエバポレータ出口の冷媒が蒸発温度よりも常に所定の過熱度を有するように制御し、所定流量以下で潤滑オイルの循環量を確保するためは、潤滑オイルが不足する最小流量を下回らないように冷媒流量を制御する必要があることから、ノーマルチャージ方式の温度式膨張弁を用いながら所定流量以下では冷凍サイクルの成績係数を最大にすることができないという問題点があった。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、所定流量以下でも成績係数がよく、潤滑オイルの循環量を十分に確保することができる膨張弁およびその制御方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、可変容量コンプレッサへの潤滑オイルの循環を確保しながら冷凍サイクルを循環する冷媒を絞り膨張させる膨張弁において、前記冷媒を絞り膨張させる弁に並列にオイル循環確保用のバイパス通路を設けるとともに前記バイパス通路を開閉するソレノイド弁を備えていることを特徴とする膨張弁が提供される。
【００１２】
このような膨張弁によれば、通常は、ソレノイド弁を閉じておき、エバポレータ出口の冷媒が所定の過熱度を有するように制御することで冷凍サイクルの成績係数を最大にし、所定流量以下では、ソレノイド弁を周期的に所定時間開けて絞り通路をバイパスさせることにより、冷媒流量を一時的に増やして潤滑オイルの循環量を十分に確保することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、冷凍サイクルを循環する冷媒を絞り膨張させる膨張弁の制御方法において、冷媒流量が多いときは、エバポレータ出口の冷媒が所定の過熱度を有するように制御し、冷媒が所定流量以下では、前記エバポレータ出口の冷媒が所定の過熱度を有するように制御しながら前記冷媒を絞り膨張させる弁に並列に設けたバイパス用のソレノイド弁を周期的に所定時間強制的に開けるよう制御する、ことを特徴とする膨張弁の制御方法が提供される。
【００１４】
この膨張弁の制御方法によれば、冷媒が所定流量以下になるように流量制御されているときは、冷媒に溶け込まれている可変容量コンプレッサの潤滑オイルの循環量も少なくなるが、周期的に所定時間ソレノイド弁を開けてやることにより一時的に冷媒の循環量を増やし、これによって、可変容量コンプレッサの焼き付きを防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明による膨張弁の構成例を示す縦断面図、図２は温度式膨張弁の特性を示す図である。なお、図１において、ソレノイド弁が開弁している状態と閉弁している状態とを同時に示すために、弁体およびソレノイドの可動部については、図の中心より上側が非通電時の閉弁状態を示し、下側は通電時の開弁状態を示している。また、この図１は、同一の冷媒通路の構成を異なる断面で同時に示すために、冷媒通路の軸線を通る平面で見た断面を図の中心より左側に示し、右側は冷媒通路に軸線に対して直角の平面で見た断面を示している。
【００１６】
本発明による膨張弁は、そのボディ１１に、切断面の関係で図示されない冷媒配管接続穴を備え、その冷媒配管接続穴は、レシーバから延びる冷媒配管が接続されるとともに高圧導入室１２に連通されている。ボディ１１は、また、エバポレータの入口に接続される冷媒配管接続穴１３、エバポレータの出口に接続される冷媒配管接続穴１４および可変容量コンプレッサに接続される冷媒配管接続穴１５を備えている。
【００１７】
高圧導入室１２は、流体通路によって冷媒配管接続穴１３へ連通されており、その開口端には弁座１６がボディ１１と一体に形成されている。高圧導入室１２内には、弁座１６に対向してボール状の弁体１７と、この弁体１７を弁座１６に着座させる方向に付勢する圧縮コイルスプリング１８とが配置され、この圧縮コイルスプリング１８は、アジャストねじ１９によって受けられている。このアジャストねじ１９は、ボディ１１の下端部に螺着され、螺入量を調整して圧縮コイルスプリング１８の荷重を変化させることで弁体１７が開き始めるセット値を調整する機能を有している。
【００１８】
この膨張弁は、さらに、ボディ１１の上端部にパワーエレメントが設けられている。このパワーエレメントは、アッパーハウジング２０と、ロアハウジング２１と、これらによって囲まれた空間を仕切るよう配置されたダイヤフラム２２と、このダイヤフラム２２の下面に配置されたディスク２３とによって構成されている。パワーエレメントのアッパーハウジング２０とダイヤフラム２２とによって囲まれた感温室には、冷凍サイクルの冷媒と同じ冷媒が気液混合状態で封入され、図２において特性Ｂで示したノーマルチャージ方式にしている。
【００１９】
ディスク２３の下方には、ダイヤフラム２２の変位を弁体１７へ伝達するシャフト２４が配置されている。このシャフト２４の上部は、冷媒配管接続穴１４，１５に連通する流体通路を横切って配置されたホルダ２５により保持されている。このホルダ２５には、シャフト２４の上端部に対して横荷重を与える圧縮コイルスプリング２６が配置されており、冷媒の圧力変動に対するシャフト２４の長手方向の振動を抑制するようにしている。
【００２０】
また、ボディ１１には、高圧導入室１２と冷媒配管接続穴１３とを連通する流体通路をバイパスするバイパス通路２７とこのバイパス通路２７を開閉するソレノイド弁２８とが設けられている。バイパス通路２７は、膨張弁が絞り制御によりほとんど閉じた状態にあるときに、可変容量コンプレッサにとって必要なオイル戻り量を確保するための最小流量よりも十分に多くの流量を流すことができる大きさであって、この膨張弁が絞り制御を行うことができる最大流量幅の５０％以下の冷媒流量を流すことができる大きさに設定され、好ましくは、膨張弁が流すことのできる最大流量の２５％程度の冷媒流量がバイパスできるように設定される。
【００２１】
ソレノイド弁２８は、ボディ１１に固定されたコア２９と、このコア２９に対して接離自在に配置されたプランジャ３０と、コア２９を貫通するよう配置され、一端がプランジャ３０に固定され、他端がバイパス通路２７を開閉するようテーパ形状に形成された弁体３１と、バイパス通路２７を開ける方向に弁体３１を付勢する圧縮コイルスプリング３２と、コア２９およびプランジャ３０の外側に周設された電磁コイル３３とを備えている。
【００２２】
次に、以上の構成の膨張弁の動作について説明する。
まず、自動車用空調装置が停止しているとき、ソレノイド弁２８は非通電状態にあり、このときは、その圧縮コイルスプリング３２によりプランジャ３０がコア２９から離れる方向に付勢されており、バイパス通路２７が開いている状態になっている。このように、ソレノイド弁２８をノーマルオープンで構成したことにより、たとえばソレノイド弁２８に給電するハーネスのコネクタが外れる、あるいはハーネスの断線などの不具合が発生した場合には、このバイパス通路２７は開いた状態を保持するので、たとえば膨張弁が絞られた状態に制御されているときに、ソレノイド弁２８の不具合を知らずに可変容量コンプレッサを運転し続けても、潤滑オイルが枯渇することによる可変容量コンプレッサの焼き付きを防止することができる。
【００２３】
自動車用空調装置が運転中においては、基本的に、ソレノイド弁２８は通電状態にあり、このときは、その圧縮コイルスプリング３２の付勢力に抗してプランジャ３０がコア２９に吸引されており、バイパス通路２７が閉じている状態にあり、したがって、この膨張弁は、通常の温度式膨張弁として動作する。すなわち、エバポレータから冷媒配管接続穴１４に戻ってきた冷媒の圧力および温度をパワーエレメントが感知し、冷媒の温度が高いまたは圧力が低い場合に、パワーエレメントが弁体１７を開弁方向へ押し、逆に温度が低いまたは圧力が高い場合には、弁体１７を閉弁方向へ移動させるようにして、エバポレータに供給する冷媒の流量を制御する。このとき、膨張弁は、エバポレータ出口の冷媒が蒸発温度よりも常に所定の過熱度ＳＨを有するように制御するため、冷凍サイクルはその成績係数が最大になるよう制御されることになる。
【００２４】
この成績係数を最大にする制御において、たとえば自動車用空調装置の電源を投入したとき、あるいは、エバポレータを通過した空気の出口温度が室温設定温度よりも十分に高いときのように、冷房負荷が大きい場合、膨張弁は冷媒流量が大きくなるように制御している。したがって、このとき、冷媒に溶け込んでいる潤滑オイルの循環量も多いため、可変容量コンプレッサには十分な量の潤滑オイルが供給されることになる。このとき、ソレノイド弁２８は通電され、バイパス通路２７を閉じるようにしている。
【００２５】
ところが、冷房負荷が小さくなると、制御される冷媒の流量も少なくなる。この小流量で成績係数が最大となる過熱度制御運転を続けていると、可変容量コンプレッサの潤滑オイルが不足してくるので、この場合、ソレノイド弁２８を一時的に開けることにより、強制的に冷媒流量を増やすようにする。次に、このソレノイド弁２８を開けるオイル循環モードについて説明する。
【００２６】
このオイル循環モードでは、膨張弁が制御している冷媒の流量を、可変容量コンプレッサの容量から推定し、可変容量コンプレッサの容量が所定容量以下になると、ソレノイド弁２８を一時的に開けるようにする。具体的には、可変容量コンプレッサの容量を制御する制御弁の設定値（ここでは、制御弁に流す電流によって、制御弁が可変容量コンプレッサの容量制御を始める条件が決まるので、この条件を設定値と表現した）から推定されるエバポレータの蒸発温度が、エバポレータの出口空気温度（あるいはエバポレータの冷媒の圧力、またはエバポレータの入口冷媒の温度など）よりも低くなったとき、その値に合わせて、ソレノイド弁２８を時分割で開けるようにする。
【００２７】
ここで、エバポレータの蒸発温度が３℃に設定されているときを例に、ソレノイド弁２８がオン・オフされるタイミングについて説明する。たとえば、エバポレータの出口空気温度が５℃になった場合、ソレノイド弁２８を閉じてから時間が５０秒経過したら、１０秒間ソレノイド弁２８を開く、また、エバポレータの出口空気温度が３℃まで下がると、ソレノイド弁２８を閉じてから時間が４０秒経過したら、２０秒間ソレノイド弁２８を開く、さらに、エバポレータの出口空気温度が２℃まで下がると、ソレノイド弁２８を閉じてから時間が３０秒経過したら、３０秒間ソレノイド弁２８を開く、というように、エバポレータの出口空気温度が下がるほどソレノイド弁２８の通電時間を長く、非通電時間を短くするようにして、ソレノイド弁２８の開閉を時分割制御する。
【００２８】
次に、オイル循環モードの別の制御方法について説明する。この制御方法では、ソレノイド弁２８の開閉を時分割制御することによって変化する過熱度ＳＨの変化からソレノイド弁２８の開時間および閉時間を制御するものである。
【００２９】
図３は過熱度の変化に対するソレノイド弁の開時間の比率を表す図である。
このオイル循環モードの制御方法では、ソレノイド弁２８を周期的に所定時間強制的に開け、ソレノイド弁を開けることによって変化する過熱度ＳＨの変化を求め、過熱度ＳＨの変化の差が大きくなるに従ってソレノイド弁２８の開時間を長くするよう制御する。たとえばソレノイド弁２８の開時間および閉時間の和である１サイクルを１分とし、ソレノイド弁２８の開時間をたとえば１サイクルの１０％の６秒間とする。このとき、膨張弁は、エバポレータ出口の冷媒がたとえば７度の過熱度ＳＨが出るように制御しているとする。
【００３０】
ここで、冷房負荷が大きい場合、膨張弁は、冷媒流量が多くなるように制御しており、そのときのエバポレータ出口の冷媒の過熱度ＳＨは、ほぼ７度になっている。このような状態で、ソレノイド弁２８が１０％の時間だけ開いて冷媒を余分に多く流すと、過熱度ＳＨは小さくなるので、膨張弁は、流量を絞って過熱度ＳＨを７度に戻すよう制御する。膨張弁が制御している冷媒流量が多いときには、ソレノイド弁２８が開くことによって増加する冷媒の流量の変化の割合が小さいので、過熱度ＳＨが小さくなる割合も小さい。本制御では、ソレノイド弁２８を短時間開けることによって低下する過熱度ＳＨの変化の差が小さいときには、冷媒流量が多く流れていて、冷凍サイクルには可変容量コンプレッサの潤滑オイルの量が十分に循環していると推定する。
【００３１】
したがって、図３に示した例では、ソレノイド弁２８を開けることによる過熱度ＳＨの変化の差が０〜２度の範囲では、冷媒流量が多く流れていて、可変容量コンプレッサにとって潤滑オイルの枯渇による焼き付きのおそれがない安全領域であると推定し、この安全領域では、開時間の比率を１０％にして、つまり、過熱度ＳＨの変化を知るためだけに１サイクルの１０％だけ開けるようソレノイド弁２８を開閉制御するようにしている。
【００３２】
以上の状態から、冷房負荷が小さくなってくると、膨張弁を流れる冷媒の流量が少なくなってくる。過熱度ＳＨの変化を知るために周期的に行われるソレノイド弁２８の開閉制御では、その開時間および弁開度は同じであるので、冷房負荷が小さくなることで膨張弁を通って流れる冷媒の流量が少なくなるに従って、開時間の間にソレノイド弁２８を通って流れる冷媒流量の増加割合が相対的に増えてくる。つまり、膨張弁が所定の過熱度ＳＨを出すよう少流量の制御をしているところに、ソレノイド弁２８の開時間の間、相対的に多流量の冷媒が流れるようになる。これにより、エバポレータで蒸発できる冷媒流量が減少するため、過熱度ＳＨが低下してくる。膨張弁は、所定の過熱度ＳＨを保つべく、冷媒流量を絞るように制御するが、冷媒流量がエバポレータで蒸発できる流量を越えると、過熱度ＳＨは０度まで低下する。
【００３３】
本制御では、ソレノイド弁２８を開けたことによる過熱度ＳＨの低下幅が大きくなると、冷凍サイクルを循環する冷媒流量が減少し、可変容量コンプレッサにとって潤滑オイルの枯渇による焼き付きのおそれがある危険領域に近づきつつあると推定する。
【００３４】
したがって、図３に示した例では、ソレノイド弁２８を開けることによる過熱度ＳＨの変化の差が２度を越えると、冷媒流量が少なくなっていき、可変容量コンプレッサはその危険領域に近づくので、過熱度ＳＨの変化の差が大きくなるに従って周期的に開制御されるソレノイド弁２８の開時間を長くするように制御していき、過熱度ＳＨの変化の差が７度以上では、１サイクルのうちの開時間の比率を約０．９にしている。
【００３５】
次に、エバポレータ出口の過熱度ＳＨをどのようにして計測するかについて説明する。過熱度ＳＨは、エバポレータ出口の圧力から計算される蒸発温度とエバポレータ出口における実際の冷媒温度との差から計算することができる。このためには、エバポレータ出口に圧力を計測する圧力センサおよび温度を検出する温度センサを設け、圧力センサによって計測されたエバポレータ出口の圧力から冷媒の蒸発温度を算出し、その蒸発温度と温度センサによって計測されたエバポレータ出口の冷媒温度との差から過熱度ＳＨを算出することができる。
【００３６】
ところで、圧力センサは、温度センサを構成するサーミスタに比べて非常に高価であるため、自動車用空調装置のコストを高くする要因になる。そこで、エバポレータ出口の冷媒温度Ｔｅとエバポレータ入口の冷媒温度Ｔｘとを計測し、それらの温度差を過熱度ＳＨの代用値とすることもできる。この簡易的な計算方法は、エバポレータの圧力損失が分からないので、エバポレータ入口の冷媒温度Ｔｘがエバポレータの蒸発圧力と正確に対応しているわけではなく、正確な過熱度ＳＨを求めることにはならない。しかし、エバポレータ入口の冷媒温度Ｔｘは、エバポレータの蒸発圧力と概ね対応しているので、エバポレータ出口の冷媒温度Ｔｅとエバポレータ入口の冷媒温度Ｔｘとの差を過熱度ＳＨとみなすことができる。図３に示した例では、エバポレータ出口の冷媒温度Ｔｅとエバポレータ入口の冷媒温度Ｔｘとの温度差（Ｔｅ−Ｔｘ）の変化が２度〜７度の範囲で、ソレノイド弁２８の開時間を１０％〜９０％の範囲で変化させるようにしている。
【００３７】
このエバポレータ出口とエバポレータ入口との温度差（Ｔｅ−Ｔｘ）の変化に応じてソレノイド弁２８の開時間の比率を可変させる方法の場合、エバポレータ入口とエバポレータ出口とにそれぞれ安価な温度センサを設けることで過熱度ＳＨの代用値を計算することができるので、自動車用空調装置のコストをあまり上げずに済む。
【００３８】
さらに、エバポレータ入口の冷媒温度Ｔｘは、膨張弁の出口温度にほぼ等しく、この膨張弁の出口温度は、一般的にはあまり変化しないことから、上記の簡易的な過熱度ＳＨの算出方法のうち、冷媒温度Ｔｘを定数とみなし、過熱度ＳＨの変化をエバポレータ出口の冷媒温度Ｔｅの変化だけで求めるようにしても良い。この場合、エバポレータ出口に設けた温度センサによってエバポレータ出口の冷媒温度Ｔｅを計測し、その変化の差を過熱度ＳＨの変化とする。
【００３９】
なお、本発明の膨張弁は、メカ式の温度式膨張弁を例に説明したが、エバポレータ出口の冷媒が所定の過熱度を有するように制御して冷凍サイクルの成績係数を常に最大にするようにした電子膨張弁についても適用することができる。この場合、エバポレータの入口と出口との前後差圧（圧力損失）をソレノイドに供給する電流によって決まる差圧になるよう差圧制御する電子膨張弁を用いれば、ソレノイドに供給する電流からエバポレータの圧力損失を知ることができるので、エバポレータの入口と出口とに設けた温度センサから正確な過熱度ＳＨを算出することができる。
【００４０】
また、上記に例示した過熱度ＳＨを求めるときにソレノイドを開ける開時間や１サイクルの時間の長さは、冷凍サイクルの構成に応じた最適値に調整されるもので、上記の具体的な値に限定されるものではない。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、冷媒を絞り膨張させる弁に並列にバイパス用のソレノイド弁を設ける構成にした。これにより、膨張弁を、常に冷凍サイクルの成績係数が最大になるように、つまりエバポレータ出口の冷媒が所定の過熱度を有するように制御しながら、冷媒流量が所定値以下になったときに、周期的に所定時間ソレノイド弁を開けて所定流量の冷媒を強制循環させることができるので、小流量で効率のよい運転をしているときの可変容量コンプレッサにおける潤滑オイルの枯渇を防止することができる。
【００４２】
また、本発明では、バイパス用のソレノイド弁を周期的に短時間開けて過熱度の変化を調べ、過熱度の変化が大きくなるに従ってソレノイド弁の開時間の比率を大きくすることで、小流量で効率のよい運転をしながら可変容量コンプレッサにおける潤滑オイルの枯渇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による膨張弁の構成例を示す縦断面図である。
【図２】温度式膨張弁の特性を示す図である。
【図３】過熱度の変化に対するソレノイド弁の開時間の比率を表す図である。
【符号の説明】
１１ボディ
１２高圧導入室
１３，１４，１５冷媒配管接続穴
１６弁座
１７弁体
１８圧縮コイルスプリング
１９アジャストねじ
２０アッパーハウジング
２１ロアハウジング
２２ダイヤフラム
２３ディスク
２４シャフト
２５ホルダ
２６圧縮コイルスプリング
２７バイパス通路
２８ソレノイド弁
２９コア
３０プランジャ
３１弁体
３２圧縮コイルスプリング
３３電磁コイル

Claims

可変容量コンプレッサへの潤滑オイルの循環を確保しながら冷凍サイクルを循環する冷媒を絞り膨張させる膨張弁において、
前記冷媒を絞り膨張させる弁に並列にオイル循環確保用のバイパス通路を設けるとともに前記バイパス通路を開閉するソレノイド弁を備えていることを特徴とする膨張弁。
前記バイパス通路は、前記冷媒を絞り膨張させる弁が制御できる最大流量の５０％以下の冷媒流量を流すことができる大きさを有していることを特徴とする請求項１記載の膨張弁。
前記冷媒を絞り膨張させる弁は、ノーマルチャージの温度式膨張弁であることを特徴とする請求項１または２記載の膨張弁。
前記ソレノイド弁は、非通電時に開弁することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の膨張弁。
冷凍サイクルを循環する冷媒を絞り膨張させる膨張弁の制御方法において、
冷媒流量が多いときは、エバポレータ出口の冷媒が所定の過熱度を有するように制御し、
冷媒が所定流量以下では、前記エバポレータ出口の冷媒が所定の過熱度を有するように制御しながら前記冷媒を絞り膨張させる弁に並列に設けたバイパス用のソレノイド弁を周期的に所定時間強制的に開けるよう制御する、
ことを特徴とする膨張弁の制御方法。
前記所定流量は、可変容量コンプレッサが容量制御を開始する近傍の冷媒流量であることを特徴とする請求項５記載の膨張弁の制御方法。
前記冷媒の流量は、可変容量コンプレッサの容量から推定するようにしたことを特徴とする請求項５記載の膨張弁の制御方法。
前記ソレノイド弁は、前記エバポレータの出口空気温度が可変容量コンプレッサの容量から推定した前記エバポレータの蒸発温度に近づくに従って、前記ソレノイド弁を閉じている時間を短く、開いている時間を長くするよう制御することを特徴とする請求項５記載の膨張弁の制御方法。
冷凍サイクルを循環する冷媒を絞り膨張させる膨張弁の制御方法において、
エバポレータ出口の冷媒が所定の過熱度を有するように制御しながら前記冷媒を絞り膨張させる弁に並列に設けたバイパス用のソレノイド弁を周期的に所定時間強制的に開け、
前記ソレノイド弁を開けることによって変化する前記過熱度の差が大きくなるに従ってソレノイド弁の開時間を長くするよう制御する、
ことを特徴とする膨張弁の制御方法。
前記過熱度は、前記エバポレータ出口の圧力から計算される蒸発温度と前記エバポレータ出口における実際の冷媒温度との差から計算することを特徴とする請求項９記載の膨張弁の制御方法。
前記過熱度は、前記エバポレータ出口の冷媒温度とエバポレータ入口の冷媒温度との差から簡易的に算出することを特徴とする請求項９記載の膨張弁の制御方法。
前記過熱度は、前記エバポレータ出口の冷媒温度から簡易的に算出することを特徴とする請求項９記載の膨張弁の制御方法。