JPH0442202B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、自動車用空気調和装置に係り、特に
冷凍サイクルを構成する主回路に、補助空調用の
副蒸発器を並設させてなるデユアル方式の自動車
用空気調和装置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来の自動車用空気調和装置には、例えば実公
昭50−12853号公報に示すように、冷凍サイクル
を構成する主回路に副蒸発器を有する補助回路を
並列に配設し、必要に応じて補助回路と主回路と
共に並列運転させるものがある。

この種の空調装置は、補助回路側に補助回路開
閉弁、例えば電磁弁を設け、電磁弁の開閉により
補助回路の作動を制御するものであるが、この電
磁弁は、一般に低圧用のものを使用して補助回路
の低圧側配管に配置されていた。

この理由は、補助回路配管系の高圧側よりも低
圧側に電磁弁を設けた方が、電磁弁の流体出入口
にかかる閉弁時の冷媒圧力差が小さく、電磁弁の
開閉動作を円滑に行い得ると共に、弁開放時に生
じる流体衝撃が小さいので、弁内部や配管系に生
じる衝撃音、流動音、振動等を抑制できる利点を
有するためである。

しかしながら、このような弁設置方式によれ
ば、補助回路の低圧側配管系が高圧側よりも管径
が大きいので電磁弁が大型化し、また、補助回路
が車体のトランクルーム付近に配置されているの
で、低圧側の配管系の流体が外部気温の影響を受
けて圧力変動を起こし、トランクルームが高温状
態にある場合には、低圧側電磁弁の閉止時に過大
な流体圧がかかり、そのため、電磁弁にリリーフ
弁を付加する等の配慮が必要となり、コスト高に
なる問題があつた。

このような問題を改善するためには、比較的低
コストな高圧用電磁弁を用いて補助回路の高圧配
管系に補助回路開閉弁を配設することが望まれる
が、この場合には、既述したように、補助回路の
開放時に大きな流体衝撃が発生し、また、流体衝
撃抑制を図るために弁自体を大型化すると、結
局、コスト高を回避できない問題があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、空気調和装置の円
滑な運転を行い得ると共に、主回路運転から主回
路と補助回路の並列運転に移行する時の騒音発生
を抑制し、且つ低コスト化を図り得る自動車用空
気調和装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、圧縮
機、主蒸発器等を有する主回路と、副蒸発器を有
する補助回路とを具備する自動車用空気調和装置
において、前記補助回路の高圧側配管に補助回路
の開閉を行なう補助回路開閉弁を設け、更に、前
記主回路及び補助回路を運転制御する制御系に
は、前記主回路のみの単独運転から前記補助回路
を付加した並列運転を開始するに際して、前記補
助回路開閉弁にかかる冷媒圧力差をこの補助回路
開閉弁の開放前に前記主回路の単独運転時よりも
一時的に小さくする冷媒圧力制御手段を設け、こ
の冷媒圧力制御により前記補助回路開閉弁の弁開
時に生じる流体衝撃を抑制するようにしたもので
ある。

このような構成よりなる本発明によれば、主回
路と補助回路を並列運転させると、並列運転制御
の開始前に予め冷媒圧力制御手段が補助回路開閉
弁の流体出入口にかかる冷媒圧力差を主回路の単
独運転時よりも小さく制御するので、弁開時に生
じる流体衝撃を効果的に抑制し、その後正常な並
列運転を行うことができる。

特に、主回路と補助回路の並列運転を開始する
状況時には、通常、車室内の温度が上昇し、主回
路の単独運転時の負荷が大きくなり、補助回路開
閉弁にかかる冷媒圧力差が比較的大きくなつてい
るが、本発明によれば、このような場合にも補助
回路開閉弁の開放時に生じる流体衝撃を効果的に
抑制することができる。

従つて、空調装置の単独運転から並列運転に移
行する際に生じる流体衝撃による衝撃音、流動
音、配管共鳴現象等を効果的に低減させ、騒音の
ない快適な空調運転を行い得る。

なお、本発明による冷媒圧力制御は、主回路の
単独運転から補助回路を付加する並列運転の移行
時に、常に行なうか、または、必要に応じて冷媒
圧力制御を行つてもよく、いずれにおいても、流
動衝撃の抑制を図り得るものである。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図ないし第４図に基づ
いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す自動車用空
気調和装置のシステム図である。

同図において、１は空気調和装置の主回路で、
圧縮機２、凝縮機３、受液器４、主膨張弁５、主
蒸発器６、蒸発圧力制御弁７により構成されてい
る。

８は補助回路であり、主回路１の受液器４と主
膨張弁５との間から分岐し、主蒸発器６と蒸発圧
力制御弁７との間に接続して、主回路１に対して
並列に接続してなり、補助回路８の高圧配管側に
補助回路開閉弁となる電磁弁９を設置すると共
に、副膨張弁１０、副蒸発器１１を順次配設して
ある。

補助回路８に設けた電磁弁９は、第４図に電磁
弁の縦断面図に示すように、流入口９ａと流出口
９ｂとの間に、プランジヤ２２に取付けた弁２３
が装着され、励磁コイル１７の通電時に、磁極２
４を介してプランジヤ２２が電磁吸引されて弁２
３が開くようにしてある。

また、電磁弁９は、弁開放により生じる流体衝
撃の許容範囲を予め定めて、流入口９ａと流出口
９ｂとの間にかかる冷媒圧力差ΔPvがこの許容範
囲以上の流体衝撃を発生させる冷媒圧力差になる
と、その間、冷媒圧力差ΔPvがプランジヤ２２の
吸引力を上回り、開弁しないように設定されてい
る。

１２は、主回路１及び補助回路８の運転を制御
する制御系を示すもので、電源Vccに主回路スイ
ツチ１３、リレースイツチ１４及び電磁クラツチ
１５の励磁コイルが直列に接続されており、通常
時においては、リレースイツチ１４が閉成され、
主回路スイツチ１３の開閉制御により圧縮機２の
駆動用電磁クラツチ１５がオン、オフ制御され、
主回路１の運転・停止が制御されるものである。

また、主回路スイツチ１３とリレースイツチ１
４の間から配線が引出されて、補助回路スイツチ
１６及び電磁弁９の励磁コイル１７がリレースイ
ツチ１４及び電磁クラツク１５に対して並列に接
続され、また励磁コイル１７には、励磁コイル１
７に流れる電流の変化を検出する抵抗Ｒが直列に
接続されている。

補助回路スイツチ１６は、手動スイツチ或いは
車室温の温度変化に応じて自動的に開閉制御され
る自動制御スイツチのいずれかで構成されるもの
で、スイツチ１６の開閉制御によつて、電磁弁９
の励磁コイル１７が通電制御され、通電時に電磁
弁９が開いて補助回路８が作動するようにしてあ
る。

励磁コイル１７は、電磁弁９の通電開始時に電
磁弁駆動用のプランジヤ２２が弁開動作により吸
引されると、インダクタンスが変化してコイル電
流Ivの立上りが一時的に負の傾きになるもので、
その変化状態が電圧Ｒを介して検出される。そし
て、抵抗Ｒの検出電圧が、励磁コイル１７と抵抗
Ｒとの間に設けたタツプを介して、後述する圧縮
機制御ユニツト１８の微分回路１９に入力される
ようにしてある。

圧縮機制御ユニツト１８は、主回路１のみの単
独運転から補助回路８を付加した並列運転を開始
するに際して、電磁弁９の流体出入口９ａ，９ｂ
にかかる冷媒圧力差ΔPvが所定値（ここでは電磁
弁９開放により生じる流体衝撃の許容範囲の上限
値に相当の冷媒圧力差、換言すれば電磁弁９が開
弁動作可能の限界値となる最高作動圧力差ΔP₀）
以上になると、圧縮機２の運転を一時停止させ
て、その冷媒圧力差ΔPvが電磁弁９の開弁前に主
回路１の単独運転時よりも一時的に小さくする冷
媒圧力制御手段としての役割をなし、微分回路１
９、圧縮機制御回路２０及びトランジスタ２１を
備えて成る。

微分回路１９と抵抗Ｒは、電磁弁９の出入口９
ａ，３ｂにかかる冷媒圧力差の度合を検出する冷
媒圧力差検出手段として役割をなす。

すなわち、微分回路１９が抵抗Ｒの検出電圧
（立上がり電圧）を微分して励磁コイル１７の電
流Ivの変化度合を判別するが、その微分値αは電
磁弁９の開弁動作制御時の作動状況を知る目安と
なり（この作動状況を知ることのできる理由は後
述の本実施例の動作説明で詳述してある）、この
作動状況（電磁弁９の弁開、弁開不能）は設定の
冷媒圧力差ΔP₀によつて決定されるので、上記抵
抗Ｒ、微分回路１９を用いることで電磁弁出入口
９の冷媒圧力差ΔPvの度合がΔP₀より大きいか小
さいかを検出できる。

圧縮機制御回路２０は、微分値αから電磁弁９
の開弁制御時の作動状況を判定し、正常の弁開動
作していると判定した場合には、トランジスタ２
１をオフし、弁開動作を行つていないものと判定
すると、トランジスタ２１をオンさせるよう設定
してある。

トランジスタ２１のコレクタ側は、補助回路ス
イツチ１６を介して電源電圧Vccに接続され、エ
ミツタ側がリレースイツチ１４の励磁コイルに接
続されているもので、トランジスタ２１がオンす
ると、リレースイツチ１４が開き、トランジス２
１がオフするとリレースイツチ１４が閉じるもの
である。

次に、本実施例の動作を第１図及び第２図のフ
ローチヤート、第３図の動作波形図に基づき説明
する。

Step1：主回路１の単独運転を行なう場合には、
主回路スイツチ１３をオン、補助回路スイツチ
１６をオフする。この場合には、圧縮機２が稼
動し、主回路１のみで冷房運転を行なう。

Step2：車室内の温度状況に応じて、主回路１の
冷房運転に併用して補助回路８の補助冷房運転
を行なう場合には、主回路スイツチ１３をオン
した状態で補助回路スイツチ１６をオンさせ
る。

そして、補助回路スイツチ１６をオンさせる
と、電磁弁９の励磁コイル１７が通電する。こ
の場合、冷凍サイクルの負荷がさ程大きくな
く、第３図ａに示すように電磁弁９にかかる冷
凍サイクルの高圧側（流入側９ａ）と冷媒圧力
ａと低圧側（流出口９ｂ）の冷媒圧力ｂの差圧
ΔP₁が電磁弁９の開弁可能な最高作動圧力差
ΔP₀の範囲内であれば、電磁弁９のプランジヤ
２２が電磁吸引され、電磁弁９が吸引され補助
回路８が主回路１と共に作動する。

第３図の状態イは、この時の励磁コイル１
７に流れる電流の変化状態をとらえた抵抗Ｒの
検出電圧V_Rであり、電圧V_Rの立上り時におい
て、経過時間ta内に立上り電圧V_Rの傾きが一
時的に負になつているのは、電磁弁９のプラン
ジヤ２２の動きにより励磁コイル１７のインダ
クタンスが変化するためである。そして、電圧
V_Rの立上電圧は、微分回路１９で微分され、
第３図に示すように、電圧V_Rに一時的な負
の傾きがあると、微分値（α＝dV_R／dt）がα
＜０の状態になり、この微分値に基づいて、圧
縮機制御回路２０が電磁弁９の開弁を判定し、
トランジスタ２１をオフ制御する。その結果、
リレースイツチ１４はスイツチ閉成状態を保持
し、電磁クラツチ１５も通電状態を保つので、
圧縮機２が継続して運転を行い、主回路１と補
助回路８が並列運転を行うことになる。

Step3：また、Step2と同様に補助回路８のスイ
ツチ１６をオンさせて電磁弁９の励磁コイル１
７をオンさせたが、冷凍サイクルの負荷が大き
く、第３図に示すように電磁弁９の高圧側圧
力ａと低圧側圧力ｂの冷媒圧力差ΔP₂が開弁可
能な最高作動圧力差ΔP₀より大きい場合には、
次の動作が行なわれる。

先ず、電磁弁９にかかる冷媒圧力差ΔPvによ
つて、電磁開閉弁９の電磁吸引力F_Mよりも大
きな閉弁力F_C（F_C＞F_M）が電磁開閉弁９にかか
り、電磁弁９は開弁しない状態が生じる。

第３図の状態・ロは、この時の励磁コイル
１７に流れる電流の変化状態をとらえた抵抗Ｒ
の検出電圧V_Rであり、経過時間ta内に電磁弁
９が開弁動作を行なわないので、プランジヤ２
２は移動せず励磁コイル１７のインダクタンス
も変化せず、経過時間ta内において、検出電圧
V_Rには負の傾が生じない。従つて、微分回路
１９における微分値（α＝dV_R／dt）がα＞０
の状態になり、この微分値に基づき圧縮機制御
回路２０が電磁弁９の開弁状態を判定してトラ
ンジスタ２１をオン制御する。その結果、リレ
ースイツチ１４が一時的にオフして圧縮機２を
一旦停止させる。そして、圧縮機２の停止後経
過時間tb内に電磁弁９の高圧側圧力が低下し、
低圧側圧力が上昇して、電磁弁９にかかる冷媒
圧力差ΔP₂が開弁可能な最高作動圧力差ΔP₀よ
り小さくなると、電磁弁９が開弁する。従つ
て、電磁弁９を急激に開いて、補助回路８側に
冷媒を流しても、流れる冷媒はその冷媒圧力差
ΔPvが予め主回路１の単独運転時よりも予め小
さく制御されるので、電磁弁９に発生する冷媒
衝撃音、更に配管系に発生する冷媒流動音、冷
媒衝突音、共鳴音等を充分に低減させることが
できる。

電磁弁９の開弁後は、圧縮機制御回路２０を
介してリレースイツチ１４が再びオン制御さ
れ、圧縮機２が再稼動されるので、主回路１と
補助回路８に正常な冷媒供給がなされ、空気調
和装置が並列運転を行なうことになる。なお、
第３図に示すように圧縮機２をオン−オフ制
御する経過時間tbに遅延時間を設けているの
は、圧縮機２が極めて短時間にオン−オフを繰
返すのを防止して、圧縮機２の耐久性が劣化す
るのを防ぐためである。

また、経過時間tb内にα＜０が発生しない場
合には、α＜０が発生するまで圧縮機２は停止
したまま待機し、α＜０が発生すると電磁弁９
が前述したように開弁し、同時に圧縮機２が再
稼動する。

以上のような本実施例によれば、補助回路８の
高圧側に電磁弁９を設けて、空気調和装置を単独
運転から並列運転に移行させた場合にも、電磁弁
９の急激な開放による冷媒衝撃音、冷媒流動音等
の騒音の発生を充分に抑制することができるの
で、快適な空調運転を行い得る。

また、高圧側に電磁弁を設ける場合には、〔発
明の背景の項〕でも述べたように、低コストの高
圧電磁弁を使用することができ、しかも、最高作
動圧力差ΔP₀が低い電磁弁９を使用することがで
きるので、電磁弁９の消費電力を小さくすること
ができ、且つ電磁弁９の小型化を図り得る。

また、電磁弁９にかかる差圧ΔPvが電磁弁９の
最高作動圧力差ΔP₀より小さい時に、電磁弁９が
開弁するときには、圧縮機２を停止させずに並列
運転に移行することができるので、電磁クラツチ
１５や圧縮機２の耐久性を充分に保障することが
できる。

第５図は、第１図の空調システムに使用する電
磁弁９の他の実施例を示すものである。同図にお
いて、第４図の電磁弁９と同一符号は同一部分を
示すものである。本実施例は、電磁弁９のプラン
ジヤ２２と電極２４の夫々に、弁開した時に導通
する固定接点２５と可動接点２６とを配設したも
のであり、既述した第１実施例のような微分信号
α＝dV_R／dtを検出し判定することがなく、電磁
弁９の開閉作動状況を接点２５，２６の導通状態
から検出して、圧縮機制御ユニツト１８′で判定
し、この判定信号に基づき電磁クラツチ１５を介
して圧縮機Ｚ（図示せず）をオン、オフ制御する
ようにしたものであり、このようにしても、既述
した第１実施例と同様の効果を奏することができ
る。

なお、既述した各実施例は、圧縮機２を停止制
御して空気調和装置の並列運転移行時の電磁弁９
にかかる冷媒圧力差ΔPvを小さくしているが、本
発明は、これに限定されるものではなく、その他
に、圧縮機２として吐出容量を変化させることが
できる可変容量型圧縮機を用いる場合には、圧縮
機２を停止させることなく、その吐出容量を一時
的に小さく可変制御する圧縮機制御回路を設け
て、電磁弁９の開弁に際しての冷媒圧力差ΔPvを
小さくしてもよい。このような方式によれば、圧
縮機を停止させることがないので、更に円滑な空
調運転を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、空調装置の補
助回路の高圧配管側に運転制御用の補助回路開閉
弁を設けた場合でも、補助回路開閉弁の作動時に
弁内部や配管系に冷媒衝撃音、冷媒流動音等の騒
音が生じることを防止し、快適な空調運転を行な
い得る。しかも、安価にして小型化された高圧用
開閉弁を使用することができるので、装置全体の
低コスト化を図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム図、
第２図は上記実施例の動作状態を説明するための
フローチヤート、第３図〜は上記実施例の動
作状態を示す動作波形図、第４図は上記実施例に
用いる電磁弁の縦断面図、第５図は本発明の他の
実施例を示す一部省略構成図である。 １……主回路、２……圧縮機、３……凝縮機、
５……主膨張弁、６……主蒸発器、８……補助回
路、９……補助回路開閉弁（電磁弁）、９ａ……
冷媒流入口、９ｂ……冷媒流出口、１１……副蒸
発器、１２……運転制御系、１３……主回路スイ
ツチ、１６……補助回路スイツチ、１７……励磁
コイル、１８……冷媒圧力制御手段（圧縮機制御
ユニツト）、１９……微分回路（冷媒圧力差検出
手段）、２０……圧縮機制御回路、２２……プラ
ンジヤ、２５……固定接点、２６……可動接点、
Ｒ……冷媒圧力差検出手段（抵抗）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機、凝縮器、主膨張弁、主蒸発器を有す
   る主回路と、前記主回路の主蒸発器と並列に配設
   された副蒸発器を有する補助回路とを具備し、前
   記主回路の作動時に前記補助回路を開閉制御して
   前記主回路の単独運転と該主回路に補助回路を付
   加した並列運転とを行なうデユアル方式の自動車
   用空気調和装置において、前記補助回路の高圧側
   配管に該補助回路の開閉を行なう補助回路開閉弁
   を設け、更に、前記主回路及び補助回路を運転制
   御する制御系には、前記主回路のみの単独運転か
   ら前記補助回路を付加した並列運転を開始するに
   際して、前記補助回路の開閉弁の流体出入口にか
   かる冷媒圧力差を該補助回路開閉弁の開弁前に前
   記主回路の単独運転時よりも一時的に小さくする
   冷媒圧力制御手段を設け、この冷媒圧力制御手段
   により前記補助回路開閉弁の弁開時に生じる流体
   衝撃を抑制することを特徴とする自動車用空気調
   和装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記冷媒圧
   力制御手段は、前記補助回路開閉弁の流体出入口
   にかかる冷媒圧力差の度合を検出する冷媒圧力差
   検出手段を有し、この冷媒圧力差検出手段の検出
   値に基づき前記冷媒圧力差が所定値以上に大きい
   と判定した場合に前記補助回路開閉弁にかかる冷
   媒圧力差を小さく制御するように設定してなる自
   動車用空気調和装置。 ３ 特許請求の範囲第２項において、前記補助回
   路開閉弁は、弁開放により生じる流体衝撃の許容
   範囲を予め定めて、この許容範囲以上の流体衝撃
   を発生させる冷媒圧力差が該補助回路開閉弁の流
   体出入口にかかると、その間、弁開不能となるよ
   うに弁作動能力を設定し、更に前記冷媒圧力差検
   出手段は、前記補助回路開閉弁の弁作動の作動状
   況に基づき冷媒圧力差の度合を検出するように設
   定してなる自動車用空気調和装置。 ４ 特許請求の範囲第３項において、前記補助回
   路開閉弁は、電磁弁からなり、且つ、前記冷媒圧
   力差検出手段は、前記電磁弁のプランジヤ動作に
   よつて変化する該電磁弁の励磁コイル電流を検出
   する抵抗と、該抵抗による検出電圧値を微分して
   前記励磁コイル電流の変化度合を判別する微分回
   路とよりなる自動車用空気調和装置。 ５ 特許請求の範囲第３項において、前記補助回
   路開閉弁は、電磁弁からなり、且つ、前記冷媒圧
   力差検出手段は、前記電磁弁のプランジヤに配設
   された可動接点と、該プランジヤを吸引する磁極
   に配設された固定接点とよりなり、前記固定接点
   と可動接点の通電の有無から弁の作動状況を検出
   するようにした自動車用空気調和装置。 ６ 特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
   かにおいて、前記冷媒圧力制御手段は、前記主回
   路に設けた圧縮機を一時的に停止させる圧縮機制
   御回路を備えた圧縮機制御ユニツトよりなる自動
   車用空気調和装置。 ７ 特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
   かにおいて、前記冷媒圧力制御手段は、前記主回
   路に設けた圧縮機の吐出容量を一時的に小さくす
   る圧縮機制御回路を備えた圧縮機制御ユニツトよ
   りなる自動車用空気調和装置。