JP4699597B2 - モード切換型冷凍システム制御装置及び制御方法 - Google Patents
モード切換型冷凍システム制御装置及び制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモード切換型冷凍システム制御装置及び制御方法に係わり、特に多様な熱負荷に対しても最適な温度制御を行えるモード切換型冷凍システム制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に空調システムの全体簡略構成図を示す。空調システムは、例えば車に搭載される。図４において、エバポレータ５１は、ファン５２による送風により車室内空気の冷却を行うようになっている。可変容量型気体圧縮機１０で、車室内の空気熱により気化された冷媒ガスが加圧され凝縮器５３に送られる。
【０００３】
凝縮器５３は、冷媒ガスが液化されることで、車室内より吸収した熱を車外へ放出するようになっている。膨張弁５４は、冷媒ガスの圧力を高圧から低圧まで急激に低減させるようになっている。可変容量型気体圧縮機１０の回転軸１１は、エンジン５９の軸動力がベルト６３により伝えられ回転駆動されるようになっている。
【０００４】
図５に可変容量型気体圧縮機１０の断面図、図６に可変容量型気体圧縮機１０の図５中のＡ−Ａ矢視線断面図を示す。
可変容量型気体圧縮機１０の吸入口１は、外部に接続されたエバポレータ５１より冷媒ガスを吸入するようになっている。
シリンダ３は、フロントヘッド５とリアサイドブロック７間に挟装されている。シリンダ３内にはロータ９が回転可能に配設されている。
【０００５】
ロータ９は回転軸１１に貫通固定されている。ロータ９の外周には径方向にベーン溝１３が形成され、ベーン溝１３にはベーン１５が摺動可能に装着されている。そして、ベーン１５は、ロータ９の回転時には遠心力とベーン溝１３底部の油圧とによりシリンダ３の内壁に付勢される。
【０００６】
シリンダ３内は、ロータ９、ベーン１５、１５・・により複数の小室に仕切られている。これらの小室は圧縮室１７、１７・・と称され、ロータ９の回転により容積の大小変化を繰り返す。
【０００７】
そして、このように、ロータ９が回転して圧縮室１７、１７・・の容積が変化すると、その容積変化により吸入口１より低圧冷媒ガスを吸気し圧縮する。シリンダ３及びリアサイドブロック７の周端部にはケース１９が固定され、このケース１９の内部には、吐出室２１が形成されている。
【０００８】
圧縮室１７で圧縮された高圧冷媒ガスは、吐出ポート２３、吐出弁２５を介して吐出室２１に送られる。そして、冷媒ガスは吐出室２１から吐出口２７を経て外部の凝縮器５３へと送られる。
【０００９】
この可変容量型気体圧縮機１０は容量可変機構３０を備えている。この容量可変機構３０は、車室内温度により冷媒ガスの吐出容量を可変調節可能なようになっている。容量可変機構３０の一構成例を図７に示す。
【００１０】
制御板２９は、フロントヘッド５内にシリンダ３の側部に面するように配設されている。制御板２９には切り欠き２９ａが２か所に施されている。この切り欠き２９ａは、シリンダ３の内部と吸入口１に通じる吸入室３１間を連通させる。一方、制御板２９の切り欠きの無い部分、シリンダ３の内壁及びベーン１５により閉鎖された空間には圧縮室１７が形成される。
【００１１】
制御板２９を右回転させれば切り欠き２９ａが右方向に回転されたことにより、圧縮室１７が形成される位置も右側に移動し、このときの圧縮室１７の容量も小さくなる。このように、制御板２９を回動させることで、吐出容量を調節可能である。
【００１２】
制御板２９の回動は、ピン３３を介して油圧駆動の駆動軸３９により行われる。制御弁３７を開度調節することでスリーブ３５に吐出室２１より油を注入し、このときの油圧により駆動軸３９を直進運動させる。そして、この直進運動をピン３３を介して回転運動に変換して、制御板２９を回動させる。
【００１３】
油の注入量は、制御弁３７の開度を変更することで変えることが可能である。この開度の変更は、図８に示す容量制御指令値（デューティー比）を変えることで行っている。
制御板２９は、スリーブ３５内の制御圧力ＰＣ と吸入室３１内の圧力ＰＳ の差圧に従いバネ３８による弾性力との均衡のもとに回動される。
【００１４】
なお、図４において、例えばエバポレータ５１の出口の空気温度を検出するため、温度センサ５５が配設されている。また、エンジン５９の回転速度を検出するため、回転速度センサ５７が配設されている。
【００１５】
そして、この温度センサ５５の検出信号とエンジン５９の回転速度を基に、制御回路６１では容量制御指令値が算出される。この容量制御指令値は容量制御信号発生回路６５で信号増幅された後、容量可変機構３０の制御弁３７に伝えられる。
【００１６】
次に、この容量可変機構３０の制御方法について図９のフローチャートを基に説明する。
簡単のため、エンジン５９の回転速度が上がった場合などの可変容量型気体圧縮機１０の容量を小さくする場合を例に説明する。
【００１７】
今、エバポレータ５１の出口の目標温度６７より、エバポレータ５１出口の検出温度が低くなった場合を想定する。この場合には、車室内の冷え過ぎを防止するため、冷房能力を低くする必要がある。
【００１８】
まず、ステップ１（図中、Ｓ１と略す。以下、同様）で、目標温度と検出温度との温度偏差に基づき可変容量型気体圧縮機１０の目標冷媒流量を演算する。この際の演算は、ＰＩＤ制御等により行われる。
【００１９】
次に、ステップ３では、この演算された目標冷媒流量から可変容量型気体圧縮機１０の回転速度か、あるいはエンジン５９の回転速度を考慮に入れて可変容量型気体圧縮機１０の吐出容量を演算する。
【００２０】
ステップ５では、この吐出容量から、図示しない吐出容量と容量制御指令値の関係を示す特性曲線を基に回転速度補正演算が行われ、制御弁３７の開度を調節すべき容量制御指令値が決められる。このときの容量制御指令値は小さくなるよう指令される。その結果、ステップ７で平均電流は小さくなり、ステップ９で制御弁３７の開度は小さくされる。
【００２１】
このとき、ステップ１１でスリーブ３５内の制御圧力ＰＣ は小さくなる。このため、ステップ１３で駆動軸３９は下方に移動され、ステップ１５で制御板２９は右回転する。その結果、ステップ１７で可変容量型気体圧縮機１０の吐出容量は小さくなり、冷房能力は小さくなる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＩＤ制御の各定数設定は一通りに設定されたものであり、また回転速度補正演算に使用される特性曲線も一つの固定された特性曲線である。その一方で、冷凍システムには多様な熱負荷（例えば、自動車に搭載された場合には季節に応じて熱負荷は異なる）が存在し、また特性曲線は線形ではない。
【００２３】
このため、制御しようとする範囲内において、最適な制御性能が得られなかったり、条件によっては制御が不可能になったりするおそれがある。結局の所、制御可能な範囲はその分狭いものとなっている。
【００２４】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、多様な熱負荷に対しても最適な温度制御を行えるモード切換型冷凍システム制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、圧縮室内容積を変更可能な容量変更手段を有する可変容量型気体圧縮機と、該可変容量型気体圧縮機に吸引される冷媒が通されるエバポレータと、該エバポレータを空冷するファンと、温度を制御したい所定箇所の空気温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定する温度設定手段と、該温度設定手段と前記温度検出手段間の偏差を算出する偏差算出手段と、共通な複数の制御要素を有し、かつ該複数の制御要素の内の少なくとも一つの制御要素が互いに異なる制御要素値を有する複数の制御ユニットと、該複数の制御ユニットの内から一つの制御ユニットを選択する制御ユニット選択手段と、該制御ユニット選択手段で選択された制御ユニットに前記偏差を入力し、演算の結果、第１の容量制御値を出力する第１の容量制御値出力手段と、前記可変容量型気体圧縮機の回転数又は該可変容量型気体圧縮機を駆動する駆動装置の回転数を検出する回転数検出手段と、前記ファンの風量を設定する風量設定手段と、異なる速度補正特性を有する複数の速度補正演算ユニットと、該複数の速度補正演算ユニットの内から一つの速度補正演算ユニットを選択する速度補正演算ユニット選択手段と、該速度補正演算ユニット選択手段で選択された速度補正演算ユニットに前記回転数検出手段で検出された回転数を入力し、演算の結果、第２の容量制御値を出力する第２の容量制御値出力手段と、前記制御ユニット選択手段における制御ユニットの選択、及び、前記速度補正演算ユニット選択手段における速度補正演算ユニットの選択を、前記温度設定手段で設定された目標温度及び前記風量設定手段で設定された風量に基づき行うモード切換手段と、前記第１の容量制御値及び前記第２の容量制御値を加算し、加算値を前記容量変更手段に出力する加算手段とを備えて構成した。
【００２６】
可変容量型気体圧縮機は容量変更手段により圧縮室内容積を変更可能である。偏差算出手段では、温度設定手段で設定された目標温度と温度検出手段で検出された空気温度間の偏差を算出する。温度制御手段には複数個の制御ユニットが用意されている。各制御ユニットは、それぞれに複数の制御要素を有する。制御要素は例えばＰＩＤの各要素やフィルタ等である。
【００２７】
そして、これらの制御要素は制御ユニット毎に対応され共通して存在する。但し、制御要素の内の少なくとも一つの制御要素は互いに異なる制御要素値を有する。例えばＰＩＤの各要素やフィルタは各制御ユニット毎に共通に備え、比例要素のゲインやフィルタ定数等のパラメータ値は異ならせる。
【００２８】
各制御要素値は、所定の熱負荷の範囲毎に対応させて実験等により予め求め、設定しておく。この熱負荷の範囲は制御ユニットの個数に対応させて範囲が決められるが、各熱負荷の範囲は互いに異なるものであってもよいし、一部が重複するものであってもよい。但し、各熱負荷の範囲を合成すれば制御範囲の全体がカバーされるようにする。
【００２９】
制御ユニット選択手段では、複数の制御ユニットの内から一つの制御ユニットが選択される。そして、この制御ユニットに対し偏差算出手段で算出された偏差が入力される。演算された結果は、第１の容量制御値として出力される。
【００３０】
回転数検出手段では、可変容量型気体圧縮機の回転数又は可変容量型気体圧縮機を駆動する駆動装置の回転数を検出する。風量設定手段では、ファンの風量を設定する。ファンの風量は段階的な設定であってもよいし、連続的な設定であってもよい。但し、連続的に設定される場合には段階値に読み替えられる必要がある。
【００３１】
各速度補正演算ユニットは、それぞれに異なる速度補正特性を有する。速度補正演算ユニット選択手段では、複数の速度補正演算ユニットの内から一つの速度補正演算ユニットが選択される。そして、この速度補正演算ユニットに対し回転数検出手段で検出された回転数が入力される。演算された結果は、第２の容量制御値として出力される。
【００３２】
モード切換手段では、制御ユニット選択手段における制御ユニットの切り換えを、温度設定手段で設定された目標温度及び風量設定手段で設定された風量に基づき行う。目標温度及び目標風量に基づき、いずれの制御ユニットを対応させて切り換えるかは実験等により予め決めておく。
【００３３】
また、このモード切換手段では、速度補正演算ユニット選択手段における速度補正演算ユニットの切り換えを、同様に温度設定手段で設定された目標温度及び風量設定手段で設定された風量に基づき行う。目標温度及び目標風量に基づき、いずれの速度補正演算ユニットを対応させて切り換えるかは実験等により予め決めておく。
【００３４】
加算手段では、第１の容量制御値及び第２の容量制御値が加算され、加算値を容量変更手段に出力する。
【００３５】
以上により、多様な熱負荷に対しても最適な温度制御が行える。また、この際の各設定は人の判断により行われるので、それぞれの人の体感に応じた形での最も相応しい制御が行われる。
【００３６】
また、本発明は、前記速度補正特性には、前記第２の容量制御値と前記回転数の間の関係式として、ａ、ｂを実数として、容量制御値＝ａ×（回転数）ｂ が用いられていることを特徴とする。
【００３７】
この関係式により、エンジン又は気体圧縮機の回転速度が変化したときでも最適な速度補正演算が行われ、目標温度に迅速に収束される。
【００３８】
温度検出手段は熱電対等とすることも可能であるが、本発明は、前記温度検出手段はサーミスタであり、該サーミスタの出力電圧ＴＳＶから前記空気温度ＴＳが、ｃ、ｄを実数として、ＴＳ＝ｃ×ＴＳＶ＋ｄの関係式から演算により求められることを特徴とする。
【００３９】
空気温度ＴＳは、この関係式から正確に演算される。
【００４０】
更に、本発明は、前記温度検出手段に代えて、前記冷媒の圧力を検出する圧力検出手段と、前記温度設定手段に代えて、目標圧力を設定する圧力設定手段とを備え、前記モード切換手段の切り換えは、該圧力設定手段で設定された目標圧力及び前記風量設定手段で設定された風量に基づき行うことを特徴とする。
【００４１】
更に、本発明は、圧縮室内容積を変更可能な容量変更手段を有する可変容量型気体圧縮機と、該可変容量型気体圧縮機に吸引される冷媒が通されるエバポレータと、該エバポレータを空冷するファンと、該ファンの風量を設定する風量設定手段と、共通な複数の制御要素を有し、かつ該複数の制御要素の内の少なくとも一つの制御要素が互いに異なる制御要素値を有する複数の制御ユニットと、異なる速度補正特性を有する複数の速度補正演算ユニットと、前記可変容量型気体圧縮機の回転数又は該可変容量型気体圧縮機を駆動する駆動装置の回転数を検出する回転数検出手段とを備えるモード切換型冷凍システム制御装置に適用される制御方法であって、温度を制御したい所定箇所の空気温度を検出し、該空気温度と設定された目標温度間の偏差を算出し、前記複数の制御ユニットの内から前記目標温度及び前記風量設定手段で設定された風量に基づき一つの制御ユニットを選択し、該制御ユニットに前記偏差を入力し、演算の結果、第１の容量制御値を出力し、前記複数の速度補正演算ユニットの内から前記目標温度及び前記風量設定手段で設定された風量に基づき一つの速度補正演算ユニットを選択し、該速度補正演算ユニットに対し前記回転数検出手段で検出された回転数を入力し、演算の結果、第２の容量制御値を出力し、該第２の容量制御値及び前記第１の容量制御値を加算し、該加算値に基づき前記圧縮室内容積を変更することを特徴とする。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。図１に、本発明の第１実施形態のブロック図、図２に冷凍サイクルも含めたフロー図を示す。図１及び図２において、温度センサ５５は、例えばエバポレータ５１出口に配設されている。
【００４３】
温度センサ５５で検出された温度は、Ａ／Ｄ変換器７１によりディジタル化され、実温度換算器７３で実温度に換算されるようになっている。温度センサ５５はサーミスタで構成された場合に、検出された出力電圧ＴＳＶから実温度ＴＳが、ＴＳ＝ｃ×ＴＳＶ＋ｄ（ｃ、ｄは実数）の関係式に基づき演算により算出されるようになっている。但し、温度センサ５５は熱電対で構成することも可能である。
【００４４】
目標温度設定器７５は、例えば強冷、中冷、弱冷の３段階の押しボタンスイッチである。この目標温度設定器７５の出力信号は目標温度信号検出回路７６により電圧値に変換されて出力されるようになっている。そして、Ａ／Ｄ変換器７７によりディジタル化され、目標温度換算器７９で目標温度Ｔｒに換算されるようになっている。
【００４５】
実温度ＴＳと目標温度Ｔｒとは減算器８１で減算され、温度偏差が算出されるようになっている。制御部８５は３つの制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃで構成されている。各制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃは、それぞれＰＩＤ（比例、積分、微分要素）とローパスフィルタのフィルタ定数Ｆからなる共通の制御要素を有している。
【００４６】
但し、各制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ毎に対応する制御要素のパラメータ値はすべて、又は一部が異なるように設定されている。 そして、温度偏差は、制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃの内からモード切換器８３により選択された一つの制御ユニットに入力されるようになっている。制御ユニットでは、温度偏差が補償され容量制御指令値Ｄｕｔｙ１が出力されるようになっている。
【００４７】
一方、ファン設定器９３は、例えば強風、中風、弱風の３段階の押しボタンスイッチである。このファン設定器９３の出力信号はファン信号検出回路９５により電圧値に変換されて出力されるようになっている。
【００４８】
そして、Ａ／Ｄ変換器９７によりディジタル化され、ファン条件換算器９９でＦａｎ信号に換算されるようになっている。Ｆａｎ信号は、現在設定であるファン条件を示す信号であり、強風、中風、弱風の３段階の内のいずれが選択されているかを示すものである。
【００４９】
回転速度センサ５７でエンジン５９の回転速度が検出されるようになっている。しかしながら、可変容量型気体圧縮機１０の回転速度を用いるようにしてもよい。エンジン５９の回転速度は、Ａ／Ｄ変換器８７によりディジタル化され、回転速度換算器８９で回転速度Ｎｃに換算されるようになっている。
【００５０】
速度補正演算部９１は３つの速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃで構成されている。各速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃにはそれぞれ速度補正特性が保存されている。
【００５１】
検出された回転数から容量制御値が容量制御値＝ａ×（回転数）ｂ （ａ、ｂは実数）の速度補正特性に基づき演算により算出されるようになっている。ａ、ｂの値は各速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ毎に異なるように設定されている。
【００５２】
回転速度Ｎｃは、速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの内からモード切換器８３により選択された一つの速度補正演算ユニットに入力されるようになっている。速度補正演算ユニットでは、容量制御指令値Ｄｕｔｙ２が出力されるようになっている。
【００５３】
制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃの切り換え及び速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの切り換えは、目標温度ＴｒとＦａｎ信号に基づき、モード切換条件回路１０１で接続されるべきユニットが判断され、この判断されたユニットに対しそれぞれ接続がされるようになっている。
【００５４】
容量制御指令値Ｄｕｔｙ１と容量制御指令値Ｄｕｔｙ２とは加算器１０３で加算されるようになっている。そして、この加算された信号Ｄｕｔｙ３は飽和判断回路１０５で飽和しているか否か判断され、飽和している場合には積分演算を止めるため制御部８５に戻されるようになっている。
【００５５】
一方、加算信号Ｄｕｔｙ３はリミッター１０７で振幅制限された後、Ｄ／Ａ変換器１０９によりディジタル／アナログ変換されるようになっている。即ち、図１及び図２に角形枠で示した範囲１１０はコンピュータでディジタル演算処理される部分である。但し、各部はそれぞれアナログ素子で構成することも可能である。
【００５６】
Ｄ／Ａ変換器１０９の出力信号は、容量制御信号発生回路６５に入力されるようになっている。なお、「始め」のステップ１２１では車のエンジンをスタートさせ、「初期設定」のステップ１２３では、例えば初期設定としてファン設定器９３や目標温度設定器７５の設定が車のエンジンを切られた時点のものに設定される。「終り」のステップ１２５では、車のエンジンが切られるようになっている。
【００５７】
次に、本発明の第１実施形態の動作を説明する。
例えば車室内の温度制御を行う場合、季節や湿度等により熱負荷は異なる。かかる熱負荷を演算等により把握しようとする場合には、外気温度を検出する等のためセンサを別途配設したり、複雑な演算処理を行う必要がある。
【００５８】
本発明では、かかるセンサの配設や複雑な演算処理を不要としつつも多様な熱負荷に対処可能とするものである。また、車室内の温度に対する人の感じ方は人により異なる場合がある。このため、その人の判断によりまず目標温度設定器７５による、強冷、中冷、弱冷の選択と、ファン設定器９３による、強風、中風、弱風の選択が行われるようにしている。
【００５９】
また、広範な熱負荷の範囲をカバーするため、目標温度とファン設定に対応させた形で、共通の制御要素が互いに異なるパラメータ値を有する３つの制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃを用意した。同様に、互いに異なる速度補正特性を有する３つの速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃを用意した。
【００６０】
即ち、それぞれのユニットは、目標温度設定器７５とファン設定器９３により選択された範囲をカバーし、この範囲内では最適な制御が可能なように実験によりパラメータ値と特性を予め決めておく。但し、目標温度の設定とファン設定の段数、制御部８５のユニット数、速度補正演算部９１のユニット数等は３段（３つ）に限らず、任意の段数等に設定することも可能である。
【００６１】
車室内で、人が希望とする目標温度設定器７５及びファン設定器９３の設定を行うと、モード切換条件回路１０１で接続されるべきユニットが、制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ及び速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの内から判断される。即ち、温度制御から３通り、速度補正から３通りの９通りの組み合わせできめ細かな制御が可能となる。
【００６２】
温度制御により算出した容量制御指令値Ｄｕｔｙ１と速度補正により算出した容量制御指令値Ｄｕｔｙ２とを加算し、その加算信号である容量制御指令値Ｄｕｔｙ３に基づき可変容量型気体圧縮機１０の容量制御を行う。
【００６３】
以上により、自動車空調装置のように、多様な熱負荷や速度補正特性に非線形性を有しても、各熱負荷や速度補正特性に応じての最適制御が可能となる。その結果、広範な制御範囲にわたり最適な制御性能が得られる。
【００６４】
即ち、エンジン５９又は可変容量型気体圧縮機１０の回転速度が変化した場合でも、速度補正演算部９１により容量制御指令値は迅速に補正され、エバポレータ５１出口の空気温度は変化させず又は少ない変化とすることができる。このため、エバポレータ５１出口の空気温度は目標温度に保たれる。
【００６５】
また、温度センサ５５をサーミスタとし、実温度ＴＳをサーミスタの出力電圧ＴＳＶから演算により算出するようにしたので、実温度ＴＳが正確に検出される。このため、エバポレータ５１出口の空気温度が精度よく制御可能となる。なお、演算式中のａ、ｂは実験等により予め算出しておく。
【００６６】
更に、かかる温度制御が行われることで、エバポレータ５１出口の空気温度が適温に保たれる結果、エバポレータ５１出口において凍結等の現象を生ずることはない。
【００６７】
なお、可変容量型気体圧縮機１０には、上述のベーンロータリー式の他に、いわゆる斜板式やスクロール式であっても同様に本発明の適用が可能である。
【００６８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本発明の第２実施形態のブロック図を図３に示す。本発明の第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、温度センサ５５に代えて、圧力センサ１１１を配設し、この圧力値に基づき制御を行う点である。
【００６９】
圧力センサ１１１は、例えば可変容量型気体圧縮機１０とエバポレータ５１を結ぶ配管の吸入口１に近い位置に配設する。また、車室内には、この圧力の設定を行うための目標圧力設定器１１５が配設されている。
【００７０】
以上により、圧力値に基づく制御も可能である。この場合でも、広範な熱負荷に応じての最適制御が可能となる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、目標温度及び目標風量に基づき、制御ユニットと速度補正演算ユニットを切り換えるように構成したので、多様な熱負荷に対しても最適な温度制御が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態のブロック図
【図２】 冷凍サイクルも含めたフロー図
【図３】 本発明の第２実施形態のブロック図
【図４】 空調システムの全体簡略構成図
【図５】 可変容量型気体圧縮機の断面図
【図６】 図５中のＡ−Ａ矢視線断面図
【図７】 容量可変機構の一構成例
【図８】 容量制御指令値（デューティー比）
【図９】 フローチャート
【符号の説明】
１ 吸入口
３ シリンダ
９ ロータ
１０ 可変容量型気体圧縮機
１１ 回転軸
１５ ベーン
１７ 圧縮室
２９ 制御板
３０ 容量可変機構
３７ 制御弁
５１ エバポレータ
５２ ファン
５３ 凝縮器
５４ 膨張弁
５５ 温度センサ
５７ 回転速度センサ
５９ エンジン
６１ 制御回路
６５ 容量制御信号発生回路
６７ 目標温度
７１、７７、８７、９７ Ａ／Ｄ変換器
７３ 実温度換算器
７５ 目標温度設定器
７６ 目標温度信号検出回路
７９ 目標温度換算器
８１ 減算器
８３ モード切換器
８５ 制御部
８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ 制御ユニット
８９ 回転速度換算器
９１ 速度補正演算部
９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ 速度補正演算ユニット
９３ ファン設定器
９５ ファン信号検出回路
９９ ファン条件換算器
１０１ モード切換条件回路
１０３ 加算器
１０５ 飽和判断回路
１０７ リミッター
１０９ Ｄ／Ａ変換器
１１１ 圧力センサ
１１３ 圧力換算器
１１５ 目標圧力設定器
１１７ 目標圧力換算器
【発明の属する技術分野】
本発明はモード切換型冷凍システム制御装置及び制御方法に係わり、特に多様な熱負荷に対しても最適な温度制御を行えるモード切換型冷凍システム制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に空調システムの全体簡略構成図を示す。空調システムは、例えば車に搭載される。図４において、エバポレータ５１は、ファン５２による送風により車室内空気の冷却を行うようになっている。可変容量型気体圧縮機１０で、車室内の空気熱により気化された冷媒ガスが加圧され凝縮器５３に送られる。
【０００３】
凝縮器５３は、冷媒ガスが液化されることで、車室内より吸収した熱を車外へ放出するようになっている。膨張弁５４は、冷媒ガスの圧力を高圧から低圧まで急激に低減させるようになっている。可変容量型気体圧縮機１０の回転軸１１は、エンジン５９の軸動力がベルト６３により伝えられ回転駆動されるようになっている。
【０００４】
図５に可変容量型気体圧縮機１０の断面図、図６に可変容量型気体圧縮機１０の図５中のＡ−Ａ矢視線断面図を示す。
可変容量型気体圧縮機１０の吸入口１は、外部に接続されたエバポレータ５１より冷媒ガスを吸入するようになっている。
シリンダ３は、フロントヘッド５とリアサイドブロック７間に挟装されている。シリンダ３内にはロータ９が回転可能に配設されている。
【０００５】
ロータ９は回転軸１１に貫通固定されている。ロータ９の外周には径方向にベーン溝１３が形成され、ベーン溝１３にはベーン１５が摺動可能に装着されている。そして、ベーン１５は、ロータ９の回転時には遠心力とベーン溝１３底部の油圧とによりシリンダ３の内壁に付勢される。
【０００６】
シリンダ３内は、ロータ９、ベーン１５、１５・・により複数の小室に仕切られている。これらの小室は圧縮室１７、１７・・と称され、ロータ９の回転により容積の大小変化を繰り返す。
【０００７】
そして、このように、ロータ９が回転して圧縮室１７、１７・・の容積が変化すると、その容積変化により吸入口１より低圧冷媒ガスを吸気し圧縮する。シリンダ３及びリアサイドブロック７の周端部にはケース１９が固定され、このケース１９の内部には、吐出室２１が形成されている。
【０００８】
圧縮室１７で圧縮された高圧冷媒ガスは、吐出ポート２３、吐出弁２５を介して吐出室２１に送られる。そして、冷媒ガスは吐出室２１から吐出口２７を経て外部の凝縮器５３へと送られる。
【０００９】
この可変容量型気体圧縮機１０は容量可変機構３０を備えている。この容量可変機構３０は、車室内温度により冷媒ガスの吐出容量を可変調節可能なようになっている。容量可変機構３０の一構成例を図７に示す。
【００１０】
制御板２９は、フロントヘッド５内にシリンダ３の側部に面するように配設されている。制御板２９には切り欠き２９ａが２か所に施されている。この切り欠き２９ａは、シリンダ３の内部と吸入口１に通じる吸入室３１間を連通させる。一方、制御板２９の切り欠きの無い部分、シリンダ３の内壁及びベーン１５により閉鎖された空間には圧縮室１７が形成される。
【００１１】
制御板２９を右回転させれば切り欠き２９ａが右方向に回転されたことにより、圧縮室１７が形成される位置も右側に移動し、このときの圧縮室１７の容量も小さくなる。このように、制御板２９を回動させることで、吐出容量を調節可能である。
【００１２】
制御板２９の回動は、ピン３３を介して油圧駆動の駆動軸３９により行われる。制御弁３７を開度調節することでスリーブ３５に吐出室２１より油を注入し、このときの油圧により駆動軸３９を直進運動させる。そして、この直進運動をピン３３を介して回転運動に変換して、制御板２９を回動させる。
【００１３】
油の注入量は、制御弁３７の開度を変更することで変えることが可能である。この開度の変更は、図８に示す容量制御指令値（デューティー比）を変えることで行っている。
制御板２９は、スリーブ３５内の制御圧力ＰＣ と吸入室３１内の圧力ＰＳ の差圧に従いバネ３８による弾性力との均衡のもとに回動される。
【００１４】
なお、図４において、例えばエバポレータ５１の出口の空気温度を検出するため、温度センサ５５が配設されている。また、エンジン５９の回転速度を検出するため、回転速度センサ５７が配設されている。
【００１５】
そして、この温度センサ５５の検出信号とエンジン５９の回転速度を基に、制御回路６１では容量制御指令値が算出される。この容量制御指令値は容量制御信号発生回路６５で信号増幅された後、容量可変機構３０の制御弁３７に伝えられる。
【００１６】
次に、この容量可変機構３０の制御方法について図９のフローチャートを基に説明する。
簡単のため、エンジン５９の回転速度が上がった場合などの可変容量型気体圧縮機１０の容量を小さくする場合を例に説明する。
【００１７】
今、エバポレータ５１の出口の目標温度６７より、エバポレータ５１出口の検出温度が低くなった場合を想定する。この場合には、車室内の冷え過ぎを防止するため、冷房能力を低くする必要がある。
【００１８】
まず、ステップ１（図中、Ｓ１と略す。以下、同様）で、目標温度と検出温度との温度偏差に基づき可変容量型気体圧縮機１０の目標冷媒流量を演算する。この際の演算は、ＰＩＤ制御等により行われる。
【００１９】
次に、ステップ３では、この演算された目標冷媒流量から可変容量型気体圧縮機１０の回転速度か、あるいはエンジン５９の回転速度を考慮に入れて可変容量型気体圧縮機１０の吐出容量を演算する。
【００２０】
ステップ５では、この吐出容量から、図示しない吐出容量と容量制御指令値の関係を示す特性曲線を基に回転速度補正演算が行われ、制御弁３７の開度を調節すべき容量制御指令値が決められる。このときの容量制御指令値は小さくなるよう指令される。その結果、ステップ７で平均電流は小さくなり、ステップ９で制御弁３７の開度は小さくされる。
【００２１】
このとき、ステップ１１でスリーブ３５内の制御圧力ＰＣ は小さくなる。このため、ステップ１３で駆動軸３９は下方に移動され、ステップ１５で制御板２９は右回転する。その結果、ステップ１７で可変容量型気体圧縮機１０の吐出容量は小さくなり、冷房能力は小さくなる。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＰＩＤ制御の各定数設定は一通りに設定されたものであり、また回転速度補正演算に使用される特性曲線も一つの固定された特性曲線である。その一方で、冷凍システムには多様な熱負荷（例えば、自動車に搭載された場合には季節に応じて熱負荷は異なる）が存在し、また特性曲線は線形ではない。
【００２３】
このため、制御しようとする範囲内において、最適な制御性能が得られなかったり、条件によっては制御が不可能になったりするおそれがある。結局の所、制御可能な範囲はその分狭いものとなっている。
【００２４】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、多様な熱負荷に対しても最適な温度制御を行えるモード切換型冷凍システム制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、圧縮室内容積を変更可能な容量変更手段を有する可変容量型気体圧縮機と、該可変容量型気体圧縮機に吸引される冷媒が通されるエバポレータと、該エバポレータを空冷するファンと、温度を制御したい所定箇所の空気温度を検出する温度検出手段と、目標温度を設定する温度設定手段と、該温度設定手段と前記温度検出手段間の偏差を算出する偏差算出手段と、共通な複数の制御要素を有し、かつ該複数の制御要素の内の少なくとも一つの制御要素が互いに異なる制御要素値を有する複数の制御ユニットと、該複数の制御ユニットの内から一つの制御ユニットを選択する制御ユニット選択手段と、該制御ユニット選択手段で選択された制御ユニットに前記偏差を入力し、演算の結果、第１の容量制御値を出力する第１の容量制御値出力手段と、前記可変容量型気体圧縮機の回転数又は該可変容量型気体圧縮機を駆動する駆動装置の回転数を検出する回転数検出手段と、前記ファンの風量を設定する風量設定手段と、異なる速度補正特性を有する複数の速度補正演算ユニットと、該複数の速度補正演算ユニットの内から一つの速度補正演算ユニットを選択する速度補正演算ユニット選択手段と、該速度補正演算ユニット選択手段で選択された速度補正演算ユニットに前記回転数検出手段で検出された回転数を入力し、演算の結果、第２の容量制御値を出力する第２の容量制御値出力手段と、前記制御ユニット選択手段における制御ユニットの選択、及び、前記速度補正演算ユニット選択手段における速度補正演算ユニットの選択を、前記温度設定手段で設定された目標温度及び前記風量設定手段で設定された風量に基づき行うモード切換手段と、前記第１の容量制御値及び前記第２の容量制御値を加算し、加算値を前記容量変更手段に出力する加算手段とを備えて構成した。
【００２６】
可変容量型気体圧縮機は容量変更手段により圧縮室内容積を変更可能である。偏差算出手段では、温度設定手段で設定された目標温度と温度検出手段で検出された空気温度間の偏差を算出する。温度制御手段には複数個の制御ユニットが用意されている。各制御ユニットは、それぞれに複数の制御要素を有する。制御要素は例えばＰＩＤの各要素やフィルタ等である。
【００２７】
そして、これらの制御要素は制御ユニット毎に対応され共通して存在する。但し、制御要素の内の少なくとも一つの制御要素は互いに異なる制御要素値を有する。例えばＰＩＤの各要素やフィルタは各制御ユニット毎に共通に備え、比例要素のゲインやフィルタ定数等のパラメータ値は異ならせる。
【００２８】
各制御要素値は、所定の熱負荷の範囲毎に対応させて実験等により予め求め、設定しておく。この熱負荷の範囲は制御ユニットの個数に対応させて範囲が決められるが、各熱負荷の範囲は互いに異なるものであってもよいし、一部が重複するものであってもよい。但し、各熱負荷の範囲を合成すれば制御範囲の全体がカバーされるようにする。
【００２９】
制御ユニット選択手段では、複数の制御ユニットの内から一つの制御ユニットが選択される。そして、この制御ユニットに対し偏差算出手段で算出された偏差が入力される。演算された結果は、第１の容量制御値として出力される。
【００３０】
回転数検出手段では、可変容量型気体圧縮機の回転数又は可変容量型気体圧縮機を駆動する駆動装置の回転数を検出する。風量設定手段では、ファンの風量を設定する。ファンの風量は段階的な設定であってもよいし、連続的な設定であってもよい。但し、連続的に設定される場合には段階値に読み替えられる必要がある。
【００３１】
各速度補正演算ユニットは、それぞれに異なる速度補正特性を有する。速度補正演算ユニット選択手段では、複数の速度補正演算ユニットの内から一つの速度補正演算ユニットが選択される。そして、この速度補正演算ユニットに対し回転数検出手段で検出された回転数が入力される。演算された結果は、第２の容量制御値として出力される。
【００３２】
モード切換手段では、制御ユニット選択手段における制御ユニットの切り換えを、温度設定手段で設定された目標温度及び風量設定手段で設定された風量に基づき行う。目標温度及び目標風量に基づき、いずれの制御ユニットを対応させて切り換えるかは実験等により予め決めておく。
【００３３】
また、このモード切換手段では、速度補正演算ユニット選択手段における速度補正演算ユニットの切り換えを、同様に温度設定手段で設定された目標温度及び風量設定手段で設定された風量に基づき行う。目標温度及び目標風量に基づき、いずれの速度補正演算ユニットを対応させて切り換えるかは実験等により予め決めておく。
【００３４】
加算手段では、第１の容量制御値及び第２の容量制御値が加算され、加算値を容量変更手段に出力する。
【００３５】
以上により、多様な熱負荷に対しても最適な温度制御が行える。また、この際の各設定は人の判断により行われるので、それぞれの人の体感に応じた形での最も相応しい制御が行われる。
【００３６】
また、本発明は、前記速度補正特性には、前記第２の容量制御値と前記回転数の間の関係式として、ａ、ｂを実数として、容量制御値＝ａ×（回転数）ｂ が用いられていることを特徴とする。
【００３７】
この関係式により、エンジン又は気体圧縮機の回転速度が変化したときでも最適な速度補正演算が行われ、目標温度に迅速に収束される。
【００３８】
温度検出手段は熱電対等とすることも可能であるが、本発明は、前記温度検出手段はサーミスタであり、該サーミスタの出力電圧ＴＳＶから前記空気温度ＴＳが、ｃ、ｄを実数として、ＴＳ＝ｃ×ＴＳＶ＋ｄの関係式から演算により求められることを特徴とする。
【００３９】
空気温度ＴＳは、この関係式から正確に演算される。
【００４０】
更に、本発明は、前記温度検出手段に代えて、前記冷媒の圧力を検出する圧力検出手段と、前記温度設定手段に代えて、目標圧力を設定する圧力設定手段とを備え、前記モード切換手段の切り換えは、該圧力設定手段で設定された目標圧力及び前記風量設定手段で設定された風量に基づき行うことを特徴とする。
【００４１】
更に、本発明は、圧縮室内容積を変更可能な容量変更手段を有する可変容量型気体圧縮機と、該可変容量型気体圧縮機に吸引される冷媒が通されるエバポレータと、該エバポレータを空冷するファンと、該ファンの風量を設定する風量設定手段と、共通な複数の制御要素を有し、かつ該複数の制御要素の内の少なくとも一つの制御要素が互いに異なる制御要素値を有する複数の制御ユニットと、異なる速度補正特性を有する複数の速度補正演算ユニットと、前記可変容量型気体圧縮機の回転数又は該可変容量型気体圧縮機を駆動する駆動装置の回転数を検出する回転数検出手段とを備えるモード切換型冷凍システム制御装置に適用される制御方法であって、温度を制御したい所定箇所の空気温度を検出し、該空気温度と設定された目標温度間の偏差を算出し、前記複数の制御ユニットの内から前記目標温度及び前記風量設定手段で設定された風量に基づき一つの制御ユニットを選択し、該制御ユニットに前記偏差を入力し、演算の結果、第１の容量制御値を出力し、前記複数の速度補正演算ユニットの内から前記目標温度及び前記風量設定手段で設定された風量に基づき一つの速度補正演算ユニットを選択し、該速度補正演算ユニットに対し前記回転数検出手段で検出された回転数を入力し、演算の結果、第２の容量制御値を出力し、該第２の容量制御値及び前記第１の容量制御値を加算し、該加算値に基づき前記圧縮室内容積を変更することを特徴とする。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。図１に、本発明の第１実施形態のブロック図、図２に冷凍サイクルも含めたフロー図を示す。図１及び図２において、温度センサ５５は、例えばエバポレータ５１出口に配設されている。
【００４３】
温度センサ５５で検出された温度は、Ａ／Ｄ変換器７１によりディジタル化され、実温度換算器７３で実温度に換算されるようになっている。温度センサ５５はサーミスタで構成された場合に、検出された出力電圧ＴＳＶから実温度ＴＳが、ＴＳ＝ｃ×ＴＳＶ＋ｄ（ｃ、ｄは実数）の関係式に基づき演算により算出されるようになっている。但し、温度センサ５５は熱電対で構成することも可能である。
【００４４】
目標温度設定器７５は、例えば強冷、中冷、弱冷の３段階の押しボタンスイッチである。この目標温度設定器７５の出力信号は目標温度信号検出回路７６により電圧値に変換されて出力されるようになっている。そして、Ａ／Ｄ変換器７７によりディジタル化され、目標温度換算器７９で目標温度Ｔｒに換算されるようになっている。
【００４５】
実温度ＴＳと目標温度Ｔｒとは減算器８１で減算され、温度偏差が算出されるようになっている。制御部８５は３つの制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃで構成されている。各制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃは、それぞれＰＩＤ（比例、積分、微分要素）とローパスフィルタのフィルタ定数Ｆからなる共通の制御要素を有している。
【００４６】
但し、各制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ毎に対応する制御要素のパラメータ値はすべて、又は一部が異なるように設定されている。 そして、温度偏差は、制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃの内からモード切換器８３により選択された一つの制御ユニットに入力されるようになっている。制御ユニットでは、温度偏差が補償され容量制御指令値Ｄｕｔｙ１が出力されるようになっている。
【００４７】
一方、ファン設定器９３は、例えば強風、中風、弱風の３段階の押しボタンスイッチである。このファン設定器９３の出力信号はファン信号検出回路９５により電圧値に変換されて出力されるようになっている。
【００４８】
そして、Ａ／Ｄ変換器９７によりディジタル化され、ファン条件換算器９９でＦａｎ信号に換算されるようになっている。Ｆａｎ信号は、現在設定であるファン条件を示す信号であり、強風、中風、弱風の３段階の内のいずれが選択されているかを示すものである。
【００４９】
回転速度センサ５７でエンジン５９の回転速度が検出されるようになっている。しかしながら、可変容量型気体圧縮機１０の回転速度を用いるようにしてもよい。エンジン５９の回転速度は、Ａ／Ｄ変換器８７によりディジタル化され、回転速度換算器８９で回転速度Ｎｃに換算されるようになっている。
【００５０】
速度補正演算部９１は３つの速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃで構成されている。各速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃにはそれぞれ速度補正特性が保存されている。
【００５１】
検出された回転数から容量制御値が容量制御値＝ａ×（回転数）ｂ （ａ、ｂは実数）の速度補正特性に基づき演算により算出されるようになっている。ａ、ｂの値は各速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ毎に異なるように設定されている。
【００５２】
回転速度Ｎｃは、速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの内からモード切換器８３により選択された一つの速度補正演算ユニットに入力されるようになっている。速度補正演算ユニットでは、容量制御指令値Ｄｕｔｙ２が出力されるようになっている。
【００５３】
制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃの切り換え及び速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの切り換えは、目標温度ＴｒとＦａｎ信号に基づき、モード切換条件回路１０１で接続されるべきユニットが判断され、この判断されたユニットに対しそれぞれ接続がされるようになっている。
【００５４】
容量制御指令値Ｄｕｔｙ１と容量制御指令値Ｄｕｔｙ２とは加算器１０３で加算されるようになっている。そして、この加算された信号Ｄｕｔｙ３は飽和判断回路１０５で飽和しているか否か判断され、飽和している場合には積分演算を止めるため制御部８５に戻されるようになっている。
【００５５】
一方、加算信号Ｄｕｔｙ３はリミッター１０７で振幅制限された後、Ｄ／Ａ変換器１０９によりディジタル／アナログ変換されるようになっている。即ち、図１及び図２に角形枠で示した範囲１１０はコンピュータでディジタル演算処理される部分である。但し、各部はそれぞれアナログ素子で構成することも可能である。
【００５６】
Ｄ／Ａ変換器１０９の出力信号は、容量制御信号発生回路６５に入力されるようになっている。なお、「始め」のステップ１２１では車のエンジンをスタートさせ、「初期設定」のステップ１２３では、例えば初期設定としてファン設定器９３や目標温度設定器７５の設定が車のエンジンを切られた時点のものに設定される。「終り」のステップ１２５では、車のエンジンが切られるようになっている。
【００５７】
次に、本発明の第１実施形態の動作を説明する。
例えば車室内の温度制御を行う場合、季節や湿度等により熱負荷は異なる。かかる熱負荷を演算等により把握しようとする場合には、外気温度を検出する等のためセンサを別途配設したり、複雑な演算処理を行う必要がある。
【００５８】
本発明では、かかるセンサの配設や複雑な演算処理を不要としつつも多様な熱負荷に対処可能とするものである。また、車室内の温度に対する人の感じ方は人により異なる場合がある。このため、その人の判断によりまず目標温度設定器７５による、強冷、中冷、弱冷の選択と、ファン設定器９３による、強風、中風、弱風の選択が行われるようにしている。
【００５９】
また、広範な熱負荷の範囲をカバーするため、目標温度とファン設定に対応させた形で、共通の制御要素が互いに異なるパラメータ値を有する３つの制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃを用意した。同様に、互いに異なる速度補正特性を有する３つの速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃを用意した。
【００６０】
即ち、それぞれのユニットは、目標温度設定器７５とファン設定器９３により選択された範囲をカバーし、この範囲内では最適な制御が可能なように実験によりパラメータ値と特性を予め決めておく。但し、目標温度の設定とファン設定の段数、制御部８５のユニット数、速度補正演算部９１のユニット数等は３段（３つ）に限らず、任意の段数等に設定することも可能である。
【００６１】
車室内で、人が希望とする目標温度設定器７５及びファン設定器９３の設定を行うと、モード切換条件回路１０１で接続されるべきユニットが、制御ユニット８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ及び速度補正演算ユニット９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃの内から判断される。即ち、温度制御から３通り、速度補正から３通りの９通りの組み合わせできめ細かな制御が可能となる。
【００６２】
温度制御により算出した容量制御指令値Ｄｕｔｙ１と速度補正により算出した容量制御指令値Ｄｕｔｙ２とを加算し、その加算信号である容量制御指令値Ｄｕｔｙ３に基づき可変容量型気体圧縮機１０の容量制御を行う。
【００６３】
以上により、自動車空調装置のように、多様な熱負荷や速度補正特性に非線形性を有しても、各熱負荷や速度補正特性に応じての最適制御が可能となる。その結果、広範な制御範囲にわたり最適な制御性能が得られる。
【００６４】
即ち、エンジン５９又は可変容量型気体圧縮機１０の回転速度が変化した場合でも、速度補正演算部９１により容量制御指令値は迅速に補正され、エバポレータ５１出口の空気温度は変化させず又は少ない変化とすることができる。このため、エバポレータ５１出口の空気温度は目標温度に保たれる。
【００６５】
また、温度センサ５５をサーミスタとし、実温度ＴＳをサーミスタの出力電圧ＴＳＶから演算により算出するようにしたので、実温度ＴＳが正確に検出される。このため、エバポレータ５１出口の空気温度が精度よく制御可能となる。なお、演算式中のａ、ｂは実験等により予め算出しておく。
【００６６】
更に、かかる温度制御が行われることで、エバポレータ５１出口の空気温度が適温に保たれる結果、エバポレータ５１出口において凍結等の現象を生ずることはない。
【００６７】
なお、可変容量型気体圧縮機１０には、上述のベーンロータリー式の他に、いわゆる斜板式やスクロール式であっても同様に本発明の適用が可能である。
【００６８】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本発明の第２実施形態のブロック図を図３に示す。本発明の第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、温度センサ５５に代えて、圧力センサ１１１を配設し、この圧力値に基づき制御を行う点である。
【００６９】
圧力センサ１１１は、例えば可変容量型気体圧縮機１０とエバポレータ５１を結ぶ配管の吸入口１に近い位置に配設する。また、車室内には、この圧力の設定を行うための目標圧力設定器１１５が配設されている。
【００７０】
以上により、圧力値に基づく制御も可能である。この場合でも、広範な熱負荷に応じての最適制御が可能となる。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、目標温度及び目標風量に基づき、制御ユニットと速度補正演算ユニットを切り換えるように構成したので、多様な熱負荷に対しても最適な温度制御が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態のブロック図
【図２】 冷凍サイクルも含めたフロー図
【図３】 本発明の第２実施形態のブロック図
【図４】 空調システムの全体簡略構成図
【図５】 可変容量型気体圧縮機の断面図
【図６】 図５中のＡ−Ａ矢視線断面図
【図７】 容量可変機構の一構成例
【図８】 容量制御指令値（デューティー比）
【図９】 フローチャート
【符号の説明】
１ 吸入口
３ シリンダ
９ ロータ
１０ 可変容量型気体圧縮機
１１ 回転軸
１５ ベーン
１７ 圧縮室
２９ 制御板
３０ 容量可変機構
３７ 制御弁
５１ エバポレータ
５２ ファン
５３ 凝縮器
５４ 膨張弁
５５ 温度センサ
５７ 回転速度センサ
５９ エンジン
６１ 制御回路
６５ 容量制御信号発生回路
６７ 目標温度
７１、７７、８７、９７ Ａ／Ｄ変換器
７３ 実温度換算器
７５ 目標温度設定器
７６ 目標温度信号検出回路
７９ 目標温度換算器
８１ 減算器
８３ モード切換器
８５ 制御部
８５Ａ、８５Ｂ、８５Ｃ 制御ユニット
８９ 回転速度換算器
９１ 速度補正演算部
９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ 速度補正演算ユニット
９３ ファン設定器
９５ ファン信号検出回路
９９ ファン条件換算器
１０１ モード切換条件回路
１０３ 加算器
１０５ 飽和判断回路
１０７ リミッター
１０９ Ｄ／Ａ変換器
１１１ 圧力センサ
１１３ 圧力換算器
１１５ 目標圧力設定器
１１７ 目標圧力換算器
Claims (5)
- 圧縮室内容積を変更可能な容量変更手段を有する可変容量型気体圧縮機と、
該可変容量型気体圧縮機に吸引される冷媒が通されるエバポレータと、
該エバポレータを空冷するファンと、
温度を制御したい所定箇所の空気温度を検出する温度検出手段と、
目標温度を設定する温度設定手段と、
該温度設定手段と前記温度検出手段間の偏差を算出する偏差算出手段と、
共通な複数の制御要素を有し、かつ該複数の制御要素の内の少なくとも一つの制御要素が互いに異なる制御要素値を有する複数の制御ユニットと、
該複数の制御ユニットの内から一つの制御ユニットを選択する制御ユニット選択手段と、
該制御ユニット選択手段で選択された制御ユニットに前記偏差を入力し、演算の結果、第１の容量制御値を出力する第１の容量制御値出力手段と、
前記可変容量型気体圧縮機の回転数又は該可変容量型気体圧縮機を駆動する駆動装置の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記ファンの風量を設定する風量設定手段と、
異なる速度補正特性を有する複数の速度補正演算ユニットと、
該複数の速度補正演算ユニットの内から一つの速度補正演算ユニットを選択する速度補正演算ユニット選択手段と、
該速度補正演算ユニット選択手段で選択された速度補正演算ユニットに前記回転数検出手段で検出された回転数を入力し、演算の結果、第２の容量制御値を出力する第２の容量制御値出力手段と、
前記制御ユニット選択手段における制御ユニットの選択、及び、前記速度補正演算ユニット選択手段における速度補正演算ユニットの選択を、前記温度設定手段で設定された目標温度及び前記風量設定手段で設定された風量に基づき行うモード切換手段と、
前記第１の容量制御値及び前記第２の容量制御値を加算し、加算値を前記容量変更手段に出力する加算手段とを備えたことを特徴とするモード切換型冷凍システム制御装置。 - 前記速度補正特性には、前記第２の容量制御値と前記回転数の間の関係式として、ａ、ｂを実数として、容量制御値＝ａ×（回転数）ｂ が用いられていることを特徴とする請求項１記載のモード切換型冷凍システム制御装置。
- 前記温度検出手段はサーミスタであり、該サーミスタの出力電圧ＴＳＶから前記空気温度ＴＳが、ｃ、ｄを実数として、ＴＳ＝ｃ×ＴＳＶ＋ｄの関係式から演算により求められることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモード切換型冷凍システム制御装置。
- 前記温度検出手段に代えて、前記冷媒の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記温度設定手段に代えて、目標圧力を設定する圧力設定手段とを備え、
前記モード切換手段の切り換えは、該圧力設定手段で設定された目標圧力及び前記風量設定手段で設定された風量に基づき行うことを特徴とする請求項１、２又は３記載のモード切換型冷凍システム制御装置。 - 圧縮室内容積を変更可能な容量変更手段を有する可変容量型気体圧縮機と、
該可変容量型気体圧縮機に吸引される冷媒が通されるエバポレータと、
該エバポレータを空冷するファンと、
該ファンの風量を設定する風量設定手段と、
共通な複数の制御要素を有し、かつ該複数の制御要素の内の少なくとも一つの制御要素が互いに異なる制御要素値を有する複数の制御ユニットと、
異なる速度補正特性を有する複数の速度補正演算ユニットと、
前記可変容量型気体圧縮機の回転数又は該可変容量型気体圧縮機を駆動する駆動装置の回転数を検出する回転数検出手段とを備えるモード切換型冷凍システム制御装置に適用される制御方法であって、
温度を制御したい所定箇所の空気温度を検出し、
該空気温度と設定された目標温度間の偏差を算出し、
前記複数の制御ユニットの内から前記目標温度及び前記風量設定手段で設定された風量に基づき一つの制御ユニットを選択し、
該制御ユニットに前記偏差を入力し、演算の結果、第１の容量制御値を出力し、前記複数の速度補正演算ユニットの内から前記目標温度及び前記風量設定手段で設定された風量に基づき一つの速度補正演算ユニットを選択し、
該速度補正演算ユニットに対し前記回転数検出手段で検出された回転数を入力し、演算の結果、第２の容量制御値を出力し、
該第２の容量制御値及び前記第１の容量制御値を加算し、該加算値に基づき前記圧縮室内容積を変更することを特徴とするモード切換型冷凍システム制御方法。
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