JP2005132167A - Vehicular air-conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、鉄道車両に搭載される車両用空気調和装置、特に圧縮機の液圧縮運転を判断するとともに、蒸発器の劣化を判定することができるように構成した車両用空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to a vehicle air conditioner mounted on a railway vehicle, and more particularly to a vehicle air conditioner configured to determine a liquid compression operation of a compressor and to determine deterioration of an evaporator. is there.
従来の技術として、図6に示すような冷暖房装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
以下、図6を参照しながら従来の技術について説明する。図6において、1は圧縮機、2は四方弁、5は室外熱交換器、4は電動膨張弁、3は室内熱交換器、7は余剰冷媒を蓄えるアキュムレータ、8aは室内熱交換器3と四方弁2とを接続するガス側延長配管、8bは室内熱交換器3と電動膨張弁4とを接続する液側延長配管であり、これらを順次接続して冷凍サイクルを構成している。また、10aは室外熱交換器5と電動膨張弁4とを接続する配管の温度を検出する室外液管センサ、10bは室外熱交換器5の中間部分の配管温度を検出する室外二相管センサ、10cは室外熱交換器5が吸込む外気温度を検出する外気温度センサである。11aは室内熱交換器3と液側延長配管8bとを接続する配管の温度を検出する室内液管センサ、11bは室内熱交換器3の中間部分の配管温度を検出する室内二相管センサ、11cは室内熱交換器3が吸込む室内空気温度を検出する吸い込み空気温度センサである。6は空調制御装置である。
As a conventional technique, an air conditioner as shown in FIG. 6 is known (see, for example, Patent Document 1).
Hereinafter, the conventional technique will be described with reference to FIG. In FIG. 6, 1 is a compressor, 2 is a four-way valve, 5 is an outdoor heat exchanger, 4 is an electric expansion valve, 3 is an indoor heat exchanger, 7 is an accumulator for storing excess refrigerant, and 8a is an
以上の構成の冷凍サイクルにおいて、四方弁2を図6の実線の向きに冷媒が流れるよう切り換えることにより冷房運転する場合の動作について説明する。圧縮機1により高圧高温の加熱蒸気に圧縮された冷媒は、四方弁2を通過して室外熱交換器5に流入する。ここで、冷媒は、図示しない室外送風機によって送り込まれる外気に放熱することによって凝縮液化し、電動膨張弁4で減圧されて低圧二相の冷媒となる。この冷媒は、液側延長配管8bを通って室内機へ至り、室内熱交換器3において、図示しない室内送風機によって送り込まれる室内空気から吸熱することによって蒸発ガス化する。この冷媒蒸気は、ガス側延長配管8aを通って再び室外機へ戻り、四方弁2およびアキュムレータ7を経て圧縮機1に吸入され、冷凍サイクルを構成している。
In the refrigeration cycle having the above-described configuration, the operation in the case of cooling operation by switching the four-way valve 2 so that the refrigerant flows in the direction of the solid line in FIG. 6 will be described. The refrigerant compressed into high-pressure and high-temperature heated steam by the
このとき、室外熱交換器5の中間付近に設置されている室外二相管センサ10bで検出される配管温度T10b[℃]および出口側に設置されている室外液管センサ10aで検出される配管温度T10a[℃]により、室外熱交換器出口における冷媒の過冷却度SCo[deg]を
SCo=T10b−T10a
のように制御装置6で演算し、この過冷却度SCoを予め制御装置6の内部に設定記憶されている室外過冷却度目標値SCotと比較することにより、SCo<SCot−αの場合は、電動膨張弁4の開度を小さくし、SCo>SCot+βの場合は、電動膨張弁4の開度を大きくすることにより、凝縮器である室外熱交換器5内の冷媒量を適正に制御して冷凍サイクルの性能を十分に引き出す。ここで、αおよびβは0または正の定数である。
At this time, the pipe temperature T10b [° C.] detected by the outdoor two-
SCo = T10b−T10a
In the case of SCo <SCot−α, the
一方、四方弁2を図6の破線の向きに冷媒が流れるよう切り換えることにより暖房運転する場合には、冷房運転と同様に、室内熱交換器3の出口側過冷却度SCi=T11b−T11aを制御装置6内部で演算し、電動膨張弁4の開度を制御する。ここで、T11bは、室内二相管センサ11bで検出される配管温度、T11aは、室内液管センサ11aで検出される配管温度である。
On the other hand, when heating operation is performed by switching the four-way valve 2 so that the refrigerant flows in the direction of the broken line in FIG. 6, the outlet side subcooling degree SCi = T11b−T11a of the
以上のように構成された冷凍サイクルは、四方弁2により流路を切り換えることによって冷房または暖房運転をすることができる。
また図6では過冷却度によって電動膨張弁の開度を制御していたが、電動膨張弁と蒸発器の間の液冷媒温度を検知する液配管温度センサと蒸発器出口のガス冷媒の温度を検知するガス配管温度センサの検知温度の差から過熱度を計算し、予め制御装置の内部に設定記憶されている過熱度目標値と比較して過熱度が大きい場合は電動膨張弁の開度を大きくし、過熱度目標値より実際の過熱度が小さい場合は電動膨張弁の開度を小さくすることにより、冷媒量を適正に制御して冷凍サイクルの性能を十分に引き出すことができる。また蒸発器の過熱度を見ることにより圧縮機に冷媒が液の状態のまま戻る液圧縮による圧縮機破損の危険性を回避することもできる。
The refrigeration cycle configured as described above can be cooled or heated by switching the flow path by the four-way valve 2.
In FIG. 6, the opening degree of the electric expansion valve is controlled by the degree of supercooling. However, the temperature of the liquid refrigerant between the electric expansion valve and the evaporator and the temperature of the gas refrigerant at the evaporator outlet are detected. Calculate the degree of superheat from the difference between the detected temperatures of the gas pipe temperature sensors to be detected, and if the degree of superheat is large compared to the superheat degree target value set and stored in the control device in advance, the opening of the electric expansion valve When the actual degree of superheat is smaller than the target value of superheat, the opening degree of the electric expansion valve is reduced, so that the refrigerant quantity can be appropriately controlled to sufficiently bring out the performance of the refrigeration cycle. Further, by checking the degree of superheat of the evaporator, it is possible to avoid the risk of damage to the compressor due to liquid compression in which the refrigerant returns to the compressor in the liquid state.
ところで、車両用空気調和装置では電動膨張弁よりもキャピラリーチューブが車両振動に対する信頼性の面から多用されているが、キャピラリーチューブを用いた空気調和装置では、上記のように過冷却度もしくは過熱度の変化によって電動膨張弁の開度を変更し冷媒流量の制御を行うということができないという問題があった。
更に蒸発器の過熱度を見ることにより冷媒が液の状態で圧縮機に戻る液圧縮を判定することはできるが、公共性の高い鉄道に搭載されている車両用空気調和装置では、空気調和装置が液圧縮気味の運転を行っているといって直ちに空気調和装置を停止させ修復することはできないという問題があった。
また液圧縮が起こる原因として、蒸発器の劣化または、蒸発器の汚れもしくは蒸発器側フィルターの汚れ等が考えられるので、蒸発器の過熱度から液圧縮かどうか判断することにより、蒸発器の劣化もしくは蒸発器側フィルターの汚れ等の判定を行うことができる。しかし、車両用空気調和装置では空気調和装置自身が移動することにより、短時間で外気条件等が著しく変化することになる。また冷房負荷も各車両の乗車率も均等でない為、各車両において大きくバラつくこととなる。よって、通常運行中の列車において過熱度だけで蒸発不良の劣化判定を行うことは難しかった。
By the way, in a vehicle air conditioner, a capillary tube is more frequently used than a motor-driven expansion valve in terms of reliability against vehicle vibration. However, in an air conditioner using a capillary tube, as described above, the degree of supercooling or superheat There is a problem that it is impossible to change the flow rate of the refrigerant by changing the opening of the electric expansion valve.
Furthermore, by checking the degree of superheat of the evaporator, it is possible to determine liquid compression that returns the refrigerant to the compressor in a liquid state. However, in the vehicle air conditioner mounted on a highly public railway, the air conditioner However, there was a problem that the air conditioner could not be stopped and repaired immediately because it was operating with liquid compression.
Also, the cause of liquid compression may be due to deterioration of the evaporator or contamination of the evaporator or the filter on the evaporator side. Therefore, the deterioration of the evaporator is determined by determining whether the liquid compression is based on the degree of superheat of the evaporator. Alternatively, it is possible to determine whether the evaporator filter is dirty. However, in the vehicle air conditioner, the air conditioner itself moves, so that the outside air conditions and the like change significantly in a short time. In addition, since the cooling load and the boarding rate of each vehicle are not uniform, each vehicle greatly varies. Therefore, it is difficult to determine the deterioration of evaporation failure only by the degree of superheat in a train in normal operation.
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、冷凍サイクルにてキャピラリーチューブを用いた空気調和装置において、冷媒が液の状態で圧縮機に戻る液圧縮運転の判断を行うと共に蒸発器の劣化を判定することのできる車両用空気調和装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In an air conditioner using a capillary tube in a refrigeration cycle, a determination is made of a liquid compression operation in which the refrigerant returns to the compressor in a liquid state. An object of the present invention is to provide a vehicle air conditioner capable of determining deterioration of an evaporator.
この発明に係る車両用空気調和装置は、圧縮機により凝縮器と蒸発器との間で冷媒を循環させて冷凍サイクルを構成するものにおいて、冷凍サイクル内に設置された圧力センサ並びに温度センサと、圧力センサ並びに温度センサからの信号を受けて各空気調和装置の過熱度を演算により算出し、同一編成の列車に搭載されている複数の車両用空気調和装置全体で過熱度の平均を算出し、個々の車両用空気調和装置においてそれ自身の過熱度と平均の過熱度との偏差を演算し、その偏差をあらかじめ設定されている基準値と比較を行うことにより蒸発器の劣化判定を行う空調制御装置とを備えたものである。 A vehicle air conditioner according to the present invention comprises a refrigeration cycle in which a refrigerant is circulated between a condenser and an evaporator by a compressor, and a pressure sensor and a temperature sensor installed in the refrigeration cycle, Receiving signals from the pressure sensor and the temperature sensor, the superheat degree of each air conditioner is calculated by calculation, and the average of the superheat degrees is calculated for the entire plurality of vehicle air conditioners mounted on the same train. Air conditioning control that determines the deterioration of the evaporator by calculating the deviation between its own superheat degree and the average superheat degree in each vehicle air conditioner and comparing the deviation with a preset reference value Device.
以上説明したとおり、この発明に係る車両用空気調和装置によれば、同一編成の列車に搭載されている複数の車両用空気調和装置において、蒸発器側または圧縮機吐出側の過熱度を演算することにより、蒸発器の劣化、または蒸発器の汚れもしくは蒸発器側フィルターの汚れ増加診断を行うことができるとともに、車両用空気調和装置を直ちに停止することなく、空気調和装置の故障を避けることができる。 As described above, according to the vehicle air conditioner according to the present invention, the degree of superheat on the evaporator side or the compressor discharge side is calculated in a plurality of vehicle air conditioners mounted on the same train. As a result, it is possible to diagnose the deterioration of the evaporator, the dirt of the evaporator or the dirt on the evaporator side filter, and avoid the failure of the air conditioner without immediately stopping the vehicle air conditioner. it can.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1における車両用空気調和装置について説明する。
図1はこの発明にかかる車両用空気調和装置を示す冷凍サイクル構成図である。この車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機1と、その圧縮された冷媒の熱を排出してその冷媒を凝縮し液化する凝縮器12と、その液状の冷媒を通すキャピラリーチューブ13と、そのキャピラリーチューブ13を通った液状の冷媒を蒸発させて周囲の熱を奪う蒸発器14と、その気化した冷媒を溜めて上記圧縮機1へ送るアキュムレータ7と、また蒸発器14とアキュムレータ7の間に冷凍サイクルの冷媒状態を検出する圧力センサ15と、過熱度の温度を検出する温度センサ16と、圧力センサ15及び温度センサ16に電気的につながる空調制御装置6にて構成される。なお、図1では、室外送風機と室内送風機については図示していない。
Hereinafter, the vehicle air conditioner in
FIG. 1 is a refrigeration cycle configuration diagram showing a vehicle air conditioner according to the present invention. The vehicle air conditioner includes a
図1のような構成をした車両用空気調和装置を図2のように同一編成の列車に複数台設置することとし、朝一番に列車が車庫から出る前、又は冷房シーズンが始まる前等に、各車両用空気調和装置17に搭載されている圧力センサ15、温度センサ16及び制御装置6等によって過熱度を演算し、その過熱度を信号線18を用いて演算機器19に送信する。この演算機器19により、同一編成の列車に搭載されている空気調和装置全体の過熱度の平均を算出し、その過熱度の平均と各空気調和装置の過熱度の偏差を求め、その偏差があらかじめ設定された規定値より大きい場合は、例えば運転席に設置されているモニター装置21等に演算結果により判断される機器の劣化等を表示し、例えば列車側面に設置された液晶表示灯20に弱冷房車と表示し、自動的に又は手動にて車内設定温度を上げ、冷房負荷を下げることにより、その結果を使用者に知らせるとともに、空気調和装置を直ちに止めることなく空気調和装置の故障を避けることができる。
As shown in FIG. 2, a plurality of vehicle air conditioners configured as shown in FIG. 1 are installed in the same train, and before the train leaves the garage in the morning or before the cooling season begins, The degree of superheat is calculated by the
上記の動作の流れを図3のフローチャートに示す。開始すると、ステップS1で各空気調和装置の過熱度を演算し、ステップS2で車両用空気調和装置全体の過熱度の平均を算出し、ステップS3で平均の過熱度と各空気調和装置の過熱度を比較する。次に、ステップS3で過熱度を比較した結果、その偏差があらかじめ設定された規定値よりも大きい場合は、ステップS4に進み、運転席モニター等に演算結果から判断される空気調和装置機器の劣化状況等を表示する。更にステップS5において、例えば、偏差大判定された空気調和装置が搭載されている車両の側面に設置された液晶表示灯20に弱冷房車と表示する。なお、ステップS3で過熱度を比較した結果、偏差値が小であれば動作を終了する。
The flow of the above operation is shown in the flowchart of FIG. When started, the superheat degree of each air conditioner is calculated in step S1, the average superheat degree of the entire vehicle air conditioner is calculated in step S2, and the average superheat degree and the superheat degree of each air conditioner are calculated in step S3. Compare Next, as a result of comparing the degree of superheat in step S3, if the deviation is larger than a predetermined value set in advance, the process proceeds to step S4, where the deterioration of the air conditioner device determined from the calculation result in the driver's seat monitor or the like Display the situation. Further, in step S5, for example, a weakly cooled vehicle is displayed on the liquid
また、モニター装置21等に表示された機器の劣化判定の結果等を無線装置または有線でのデータ送信装置を用いて情報管理センター等に送信することにより、例えば翌日迄に空気調和装置の蒸発器劣化等と判定された列車又は車両を別の正常な空気調和装置が搭載されている列車又は車両に切り換える、もしくは蒸発器劣化と判定された車両用空気調和装置を予備の車両用空気調和装置に交換する、または蒸発器劣化と判定された車両用空気調和装置をメンテナンススケジュールに優先的に組み込む等の迅速な対応が可能である。
Further, by transmitting the result of the deterioration judgment of the device displayed on the
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2における車両用空気調和装置を示す構成図である。
図4において、この車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機1と、その圧縮された冷媒の熱を排出してその冷媒を凝縮し液化する凝縮器12と、その液状の冷媒を通すキャピラリーチューブ13と、そのキャピラリーチューブ13を通った液状の冷媒を蒸発させて周囲の熱を奪う蒸発器14と、その気化した冷媒を溜めて上記圧縮機1へ送るアキュムレータ7と、また凝縮器12と圧縮機1との間に凝縮圧力を検出する圧力センサ15と、圧縮機吐出ガス温度を検出する温度センサ16と、圧力センサ15及び温度センサ16に電気的につながる空調制御装置6にて構成される。なお、図4では、室外送風機と室内送風機については図示していない。
また、冷凍サイクル内の凝縮器12と圧縮機1の間のガス配管に圧力センサ15及びガス配管温度センサ16を設置することにより、図5の冷媒のモリエル線図上に示すように、圧縮機吐出側過熱度を演算することができる。このようにして複数の空気調和装置にて圧縮機吐出側過熱度を演算し、平均の圧縮機吐出側過熱度を算出し個々の空気調和装置の圧縮機吐出側過熱度との差を演算することにより蒸発器の劣化の判定を行うことができる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a vehicle air conditioner according to Embodiment 2 of the present invention.
In FIG. 4, this vehicle air conditioner passes through a
Further, by installing the
このような構成にすれば、凝縮圧力より凝縮温度が判り、圧縮機吐出ガス温度より圧縮機吐出冷媒の過熱度が判る。この過熱度より圧縮機1が液圧縮運転をしているかどうか判定することができる。また、この過熱度により実施の形態1と同じように同一編成の列車に搭載されている複数の車両用空気調和装置より過熱度を算出し、同一編成の列車に搭載されている車両用空気調和装置全体の平均過熱度と比較することにより蒸発不良を判定し、蒸発器の劣化または蒸発器の汚れもしくは蒸発器側フィルターの汚れ増加等の診断を行うことができ、使用者に蒸発器または蒸発器側フィルターの清掃もしくは交換の必要性を知らせることができる。また、実施の形態1と同じように、車両側面の液晶表示灯20等に弱冷房車と表示させ、自動的に又は手動にて車内設定温度を上げ、冷房負荷を下げることにより、空気調和装置を直ちに止めることなく空気調和装置の故障を避けることができる。
With this configuration, the condensation temperature can be determined from the condensation pressure, and the degree of superheat of the refrigerant discharged from the compressor can be determined from the compressor discharge gas temperature. Whether or not the
1 圧縮機、2 四方弁、3 室内熱交換器、4 電動膨張弁、5 室外熱交換器、
6 制御装置、7 アキュムレータ、8a ガス側延長配管、8b 液側延長配管、
10a 室外液管温度センサ、10b 室外二相管温度センサ、10c 室外吸い込
み温度センサ、 11a 室内液管温度センサ 11b 室内ニ相管温度センサ、
11c 室内吸い込み温度センサ、 12 凝縮器、 13 キャピラリーチューブ、
14 蒸発器、15 圧力センサ、16 温度センサ、17 車両用空気調和装置
18 信号線、19 演算機器、20 車両側面液晶表示灯、21 モニター装置。
1 compressor, 2 four-way valve, 3 indoor heat exchanger, 4 electric expansion valve, 5 outdoor heat exchanger,
6 control device, 7 accumulator, 8a gas side extension piping, 8b liquid side extension piping,
10a outdoor liquid pipe temperature sensor, 10b outdoor two-phase pipe temperature sensor, 10c outdoor suction temperature sensor, 11a indoor liquid pipe temperature sensor, 11b indoor two-phase pipe temperature sensor,
11c Indoor suction temperature sensor, 12 condenser, 13 capillary tube,
DESCRIPTION OF
Claims (6)
冷凍サイクル内に設置された圧力センサ並びに温度センサと、
前記圧力センサ並びに温度センサからの信号を受けて各空気調和装置の過熱度を演算により算出し、同一編成の列車に搭載されている複数の車両用空気調和装置全体で過熱度の平均を算出し、個々の車両用空気調和装置においてそれ自身の過熱度と平均の過熱度との偏差を演算し、その偏差をあらかじめ設定されている基準値と比較を行うことにより蒸発器の劣化判定を行う空調制御装置と、
を備えたことを特徴とする車両用空気調和装置。 In a vehicle air conditioner that constitutes a refrigeration cycle by circulating a refrigerant between a condenser and an evaporator by a compressor,
A pressure sensor and a temperature sensor installed in the refrigeration cycle;
The superheat degree of each air conditioner is calculated by receiving signals from the pressure sensor and the temperature sensor, and the average superheat degree is calculated for the plurality of vehicle air conditioners mounted on the same train. Air conditioner that determines the deterioration of the evaporator by calculating the deviation between its own superheat degree and the average superheat degree in each vehicle air conditioner and comparing the deviation with a preset reference value A control device;
An air conditioner for a vehicle, comprising:
圧力センサ並びに温度センサからの信号を受けて各空気調和装置の過熱度を算出する過熱度演算機器と、
車両用空気調和装置の蒸発器劣化状態に応じた判定結果を表示し、使用者へ車両用空気調和装置蒸発器の劣化の程度と修復の必要性を認識させるモニター装置と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の車両用空気調和装置。 The air conditioning controller
A superheat degree computing device that receives signals from the pressure sensor and the temperature sensor and calculates the superheat degree of each air conditioner;
A monitor device for displaying a determination result according to the evaporator deterioration state of the vehicle air conditioner, and allowing the user to recognize the degree of deterioration of the vehicle air conditioner evaporator and the necessity of repair;
The vehicle air conditioner according to claim 1, further comprising:
各空気調和装置の過熱度をそれぞれ演算するステップと、
同一編成列車の車両用空気調和装置全体の過熱度の平均を算出するステップと、
平均の過熱度と各空気調和装置の過熱度を比較し、その偏差をあらかじめ設定された規定値と比較するステップと、
前記偏差が規定値よりも大きい場合、モニターに劣化状況を表示するステップと、
を備えたことを特徴とする車両用空気調和装置の運転方法。 A refrigerant is circulated between a condenser and an evaporator by a compressor to constitute a refrigeration cycle. A pressure sensor and a temperature sensor are installed in the refrigeration cycle, and a signal from the pressure sensor and the temperature sensor is used for the air conditioner. In the vehicle air conditioner that calculates the degree of superheat by calculation is mounted on multiple trains of the same organization,
A step of calculating the degree of superheat of each air conditioner,
Calculating the average superheat degree of the entire vehicle air conditioner of the same train,
Comparing the average superheat degree and the superheat degree of each air conditioner, and comparing the deviation with a preset specified value;
If the deviation is larger than a specified value, displaying a deterioration status on the monitor;
A method for operating a vehicle air conditioner, comprising:
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