JP3479747B2 - Cooling cycle controller - Google Patents
Cooling cycle controllerInfo
- Publication number
- JP3479747B2 JP3479747B2 JP10908694A JP10908694A JP3479747B2 JP 3479747 B2 JP3479747 B2 JP 3479747B2 JP 10908694 A JP10908694 A JP 10908694A JP 10908694 A JP10908694 A JP 10908694A JP 3479747 B2 JP3479747 B2 JP 3479747B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- high pressure
- temperature
- expansion valve
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/06—Details of flow restrictors or expansion valves
- F25B2341/063—Feed forward expansion valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/02—Compressor control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/17—Control issues by controlling the pressure of the condenser
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、車両用空調装置若し
くは家庭用空調装置に具備される冷房サイクルであっ
て、冷媒として炭酸ガスを使用した冷房サイクルを制御
する冷房サイクル制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の冷房サイクル制御装置としては、
例えば特開平4−161759号公報に示されるよう
に、冷媒を圧縮するコンプレッサと、高圧の冷媒を凝縮
するコンデンサと、凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁
と、湿り蒸気となった冷媒を気化するエバポレータとに
よって少なくとも構成されるもので、特に現行の自動車
用エアコンにあっては、冷媒としてはフロン(例えば、
R−12、R−134a)を使用するものが公知となっ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フロン
は、大気中に放出されると大きな温暖化効果やオゾン層
の破壊等の問題を輩出するために、本願においては、冷
媒として炭酸ガス(CO2 )を使用することとし、さら
に現行の冷房サイクルを基本としたシステム構成とする
ことを前提とした。しかし、炭酸ガス(CO2)は臨界
温度が低く(約31°C)、通常の使用温度範囲ではコ
ンデンサにおいて凝縮液化ができないために、充分な能
力・効率を確保できないという問題点がある。
【0004】このために、この発明は、炭酸ガスを冷媒
として使用する場合、このコンデンサ出口側の冷媒温度
に対して効率の良い最適な高圧圧力値があることに着目
し、現行の冷房サイクルと同様のシステム構成によって
冷房能力及び効率を確保することのできる冷房サイクル
制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本願発明は、図1で示す
ように、請炭酸ガスからなる冷媒を圧縮するコンプレッ
サと、このコンプレッサによって圧縮された冷媒を冷却
するコンデンサと、このコンデンサによって冷却された
冷媒を膨張させる膨張弁4と、この膨張弁4により膨張
された冷媒の吸熱作用により通過する空気を冷却するエ
バポレータとを少なくとも直列に配管結合して構成する
冷房サイクルにおいて、前記コンプレッサの吐出側から
前記膨張弁の流入側に至る高圧通路を流れる冷媒の圧力
を検出する高圧圧力検出手段100と、前記コンデンサ
の流出側から前記膨張弁の流入側に至るコンデンサ出口
側高圧通路を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度検出
手段110と、この冷媒温度検出手段110によって検
出された冷媒温度が炭酸ガスの臨界温度近傍に設定され
た所定温度以上であるか否かを判定する冷媒温度判定手
段150と、この冷媒温度判定手段150によって前記
冷媒温度が所定温度以上である場合に、この冷媒温度か
ら前記高圧通路を流れる冷媒の最適高圧を演算する最適
高圧演算手段120と、前記高圧圧力検出手段110に
よって検出された高圧圧力が、前記最適高圧演算手段に
よって演算された最適高圧より大きいか否かを判定する
高圧圧力判定手段130と、前記冷媒温度判定手段15
0により、前記冷媒温度が所定温度より小さいと判定さ
れた場合には前記膨張弁4の開度を所定開度に固定し、
前記高圧圧力判定手段によって前記高圧圧力検出手段1
10によって検出された高圧圧力が大きいと判定された
場合に、前記膨張弁4の開度を大きくし、前記高圧圧力
判定手段130によって前記高圧圧力検出手段110に
よって検出された高圧圧力が小さいと判定された場合
に、前記膨張弁4の開度を小さくする膨張弁制御手段1
40を具備したことにある。
【0006】
【作用】また、本願発明によれば、前記冷媒温度検出手
段110によって検出された冷媒温度が炭酸ガスの臨界
温度近傍に設定された所定温度以上であるか否かを判定
する冷媒温度判定手段150を設け、この冷媒温度判定
手段150によって冷媒温度が所定温度以上であると判
定された場合には、前記最適高圧演算手段120によっ
て最適高圧を演算し、冷媒温度に対して最適高圧が顕著
に存在する冷媒温度範囲、具体的には炭酸ガスの臨界温
度近傍に設定された所定温度以上の温度範囲において、
高圧圧力が大きいと判定された場合には、膨張弁制御手
段140によって前記膨張弁4の開度を大きくする方向
に制御して高圧圧力を低下させ、また高圧圧力が小さい
と判定された場合には、前記膨張弁制御手段140によ
って前記膨張弁4の開度を小さくする方向に制御して高
圧圧力を上昇させる制御を行うことができるものであ
る。また、前記冷媒温度が所定温度より小さいと判定さ
れた場合には、前記膨張弁制御手段140によって膨張
弁4の開度を所定開度に固定するようにしたものであ
る。これによって、冷媒温度の広い範囲に対応して効率
の良い冷房サイクル運転を行うことができる。
【0009】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面により
説明する。
【0010】図2において示される冷房(冷凍)サイク
ル1は、例えば車両用空調装置に装着されるもので、コ
ンプレッサ2、コンデンサ3、膨張弁4、エバポレータ
5、アキュムレータ6を直列に配管結合して構成したも
のである。
【0011】前記コンプレッサ2は、この冷房サイクル
1の冷媒として炭酸ガスを使用することから、吐出圧が
大きく耐圧性の良いコンプレッサを使用する必要があ
る。このコンプレッサ2の吐出側は第1の高圧通路8を
構成する配管によってコンデンサ3の流入側と接続さ
れ、さらにこのコンデンサ3の流出側はコンデンサ出口
側高圧通路(第2の高圧通路)9を構成する配管によっ
て膨張弁4の流入側と接続されている。尚、前記第1の
高圧通路8と第2の高圧通路9において、高圧通路が構
成される。
【0012】この膨張弁4は、例えば比例式電磁弁で、
コントロールユニット7からの出力に比例して流路の開
度を調整できるようになっている。この膨張弁4の流出
側は、空調装置の空気流路上に配されるエバポレータ5
の流入側と接続される。
【0013】また、エバポレータ5の流出側はアキュム
レータ6の流入側と接続されている。このアキュムレー
タ6は、その吐出側が前記コンプレッサ2の吸入側と接
続され、エバポレータ5から流出する冷媒を一時収容す
ると共に、気液分離を行うものである。
【0014】この冷房サイクル1において、コンプレッ
サ2はアキュムレータ6を介して気体冷媒(炭酸ガス)
を吸入して圧縮する。この圧縮行程は、図6のモリエル
線図のM1 〜M2 で示すもので、吸入された冷媒のエン
タルピ(i)及び圧力(P)は共に増加する。尚、前記
M1 〜M2 に至る特性線は、理想的には等エントロピー
曲線に沿って上昇するものである。この後、冷媒はコン
デンサ3に送られて放熱することによってエンタルピ
(i)が減少する。この放熱行程はM2 〜M3 で示され
る。通常の冷房サイクルにおいては、この放熱行程で凝
縮液化が行われるものであるが、炭酸ガスの場合、臨界
温度が低い(約31°C)ために、この行程においては
凝縮液化しない。
【0015】この後、放熱して温度の下がった冷媒は膨
張弁4を通過することによって膨張される。この膨張行
程はM3 〜M6 で示される。この膨張行程において、膨
張弁4を通過することによって冷媒の圧力が減少する。
この圧力の減少に伴って、飽和液線L1 を通過した段階
(M5 )で湿り蒸気へと変化する。この湿り蒸気の状態
で、エバポレータ5に送られ、このエバポレータ5を通
過する空気の熱を吸熱して気化する。この蒸発行程はM
6 〜M1 で示される。尚、M11とM1 との間は、コンプ
レッサ2へのリキッドバックを防止するための過熱度
(スーパーヒート)である。尚、本実施例においてこの
過熱度は零に近いものである。
【0016】以上の行程により、エバポレータ5から吸
収した熱をコンデンサ3から放熱することができるため
に、エバポレータ5を通過する空気を冷却することがで
きるものである。
【0017】また前記冷房サイクル1において、冷媒の
高圧圧力を検出するための圧力センサ10は高圧通路
(第1の高圧通路8及び第2の高圧通路9)に取付ら
れ、また前記第2の高圧通路9上には冷媒の温度を検出
する温度センサ11が取付けられている。尚、本実施例
においては、圧力センサ10はコンデンサ3の流入側近
傍に設けられており、また、温度センサ11は、前記コ
ンデンサ3の流出側近傍に冷媒の温度を検出する温度セ
ンサ11が取付られている。これらのセンサ10,11
から検出された高圧圧力(PR )及び冷媒温度(t)
は、前記コントロールユニット7に送られるものであ
る。
【0018】以上の説明した冷房サイクル1における本
願の発明を図1及び図2によって説明すると、炭酸ガス
からなる冷媒を圧縮するコンプレッサ2と、このコンプ
レッサ2によって圧縮された冷媒を冷却するコンデンサ
3と、このコンデンサ3によって冷却された冷媒を膨張
させる膨張弁4と、この膨張弁4により膨張された冷媒
の吸熱作用により通過する空気を冷却するエバポレータ
5とを少なくとも直列に配管結合して構成する冷房サイ
クル1において、前記コンプレッサ2の吐出側から前記
膨張弁4の流入側に至る第1の高圧通路8及び第2の高
圧通路9を流れる冷媒の圧力を検出する高圧圧力検出手
段100としての圧力センサ10と、前記コンデンサ3
の流出側から前記膨張弁4の流入側に至る第2の高圧通
路9を流れる冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段1
10としての温度センサ11と、この冷媒温度検出手段
110によって検出された冷媒温度から前記第1の高圧
通路8を流れる冷媒の最適高圧を演算する最適高圧演算
手段120と、前記高圧圧力検出手段100によって検
出された高圧圧力が、前記最適高圧演算手段120によ
って演算された最適高圧より大きいか否かを判定する高
圧圧力判定手段130と、この高圧圧力判定手段130
によって高圧圧力が大きいと判定された場合に、前記膨
張弁4の開度を大きくする方向に膨張弁4を制御し、ま
た前記高圧圧力判定手段130によって高圧圧力が小さ
いと判定された場合に、前記膨張弁4の開度を閉じる方
向に膨張弁4を制御する膨張弁制御手段140を具備し
たことにある。
【0019】また、前記冷媒温度検出手段110によっ
て検出された冷媒温度が炭酸ガスの臨界温度近傍に設定
された所定温度以上であるか否かを判定する冷媒温度判
定手段150を設け、この冷媒温度判定手段150によ
って冷媒温度が所定温度以上であると判定された場合に
は前記最適高圧演算手段120によって最適高圧を演算
し、前記冷媒温度が所定温度より小さいと判定された場
合には前記膨張弁制御手段140によって膨張弁4の開
度を所定開度に固定したことにある。
【0020】以上の発明は、図3(a),(b)に示す
フローチャート図によってより具体的に示されるもの
で、コントロールユニット7で実行される空調制御の一
環として実行されるものである。以下、このフローチャ
ートに従って説明する。
【0021】図3(a)に示すフローチャートにおい
て、先ずステップ200で圧力センサ10によって検出
された第1の高圧通路8の高圧圧力PR 及び温度センサ
11によって検出された第2の高圧通路9の冷媒温度t
が入力される。この高圧圧力PR は、図6のモリエル線
図のM2 ,M21,M22で示される位置の圧力を示すもの
で、前記冷媒温度tはM3,M31,M32,M33で示され
る位置の温度を示すものである。
【0022】この後、ステップ220において、前記冷
媒温度tに対応する最適高圧Pxが演算される。尚、最
適高圧は、図6のモリエル線図で示すように、冷媒温度
tが一定である場合、例えば高圧圧力がM21からM2 に
下がった場合、コンデンサ3の流出側温度はほぼM31〜
M33の等温度線に沿って下降する。このために、M6〜
M11で示されるエバポレータ5の冷却能力はM63〜M11
となるために低下することとなる。このために、冷媒温
度tに対して最適高圧Pxが存在することとなるもので
ある。
【0023】前記ステップ220における最適高圧Px
の演算は、例えば所定の冷媒温度t(t1,t2,t3)
に対して最大効率を示す最適圧力Px(Px1,Px2,P
x3,Px4)を図4の特性線図で示すマップ対応させて演
算するものである。これによって演算された最適圧力P
xは、ステップ230において、前記高圧圧力PRと比較
される。
【0024】このステップ230の比較において、高圧
圧力PR が最適高圧Px よりも大きい場合、例えば図5
で示すように、高圧圧力PR が圧力値PC を示して最適
高圧Px2よりも大きい場合、ステップ240に進んで膨
張弁4の開度ORを所定値開く方向(+α)に制御を行
う。これによって膨張弁4の上流側の高圧圧力は下降
し、さらにこれに伴って冷媒温度が下降することから、
冷媒の状態はC点(圧力PC ,温度tc )から最適温度
特性線上のD点(圧力PD ,温度tD )に移行すること
ができる。
【0025】また前記ステップ230の比較において、
高圧圧力PR が最適高圧Pxよりも小さい場合、例えば
図5で示すように、高圧圧力PR が圧力値PA を示して
最適高圧Px1よりも小さい場合、ステップ250に進ん
で膨張弁4の開度ORを所定値閉じる方向(−α)に制
御を行う。これによって膨張弁4の上流側の高圧圧力は
上昇し、さらにこれに伴って冷媒温度が上昇することか
ら、冷媒の状態はA点(圧力PA ,温度tA )から最適
温度特性線上のB点(圧力PB ,温度tB )に移行する
ことができる。これによって、通常使用される温度領域
において最適な冷房サイクル運転を行うことができるも
のである。
【0026】さらに、図3(b)で示すフローチャート
図においては、ステップ200において冷媒圧力PR 及
び冷媒温度tを入力した後、ステップ210において冷
媒温度tが所定温度tSより大きいか否かの判定を行
う。この所定温度tSは、炭酸ガスの臨界温度約31°
C近傍(例えば30°C)に設定するものである。これ
は、図4の特性線図でt4 で示すように、冷媒温度が臨
界温度以下である場合には、通常の冷房サイクルと同様
に高圧圧力が高ければ高い程効率が悪くなるような特性
線図を示すためである。このために、ステップ210の
判定において、冷媒温度tが所定温度tS 以下の場合に
は、ステップ260に進んで膨張弁4の開度ORを所定
開度βに設定するものである。
【0027】また、前記ステップ210の判定におい
て、冷媒温度tが所定温度tS以上の場合には、前述し
た図3(a)で示す膨張弁制御を実行するものである。
以上のことから、冷媒温度が所定温度以下である場合に
は膨張弁の開度を固定し、冷媒温度が所定温度以上であ
る場合には前述した膨張弁制御を実行することから、上
述の冷房サイクルよりもさらに広い冷媒温度範囲で効率
の良い冷房サイクル運転を行うことができるものであ
る。
【0028】
【発明の効果】したがって、この発明によれば、冷媒温
度が炭酸ガスの臨界温度近傍に設定された所定温度以上
であるか否かを判定し、冷媒温度が所定温度以上である
と判定された場合には最適高圧を演算し、前記冷媒温度
が所定温度より小さいと判定された場合には膨張弁の開
度を所定開度に固定したことによって、冷媒温度に対し
て最適高圧が顕著に存在する冷媒温度範囲、具体的には
炭酸ガスの臨界温度近傍に設定された所定温度以上の温
度範囲において、膨張弁制御を実行すると共に、所定値
以下の温度範囲においては、膨張弁制御を実行しないよ
うにしたものである。具体的には、高圧圧力が大きいと
判定された場合には前記膨張弁の開度を大きくする方向
に制御し、高圧圧力を低下させ、また高圧圧力が小さい
と判定された場合には前記膨張弁の開度を小さくする方
向に制御し、高圧圧力を上昇させる制御を行い、冷媒温
度が前記所定温度以下の場合には、膨張弁を所定開度に
固定するようにしたものである。これによって、炭酸ガ
スを冷媒として使用した場合にも現行と同じシステム構
成の空調装置に搭載することができるために、コストダ
ウンや作業工数の低減を実行できると共に、最適な冷房
サイクルの運転を維持できるものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling cycle provided in a vehicle air conditioner or a home air conditioner, which uses a carbon dioxide gas as a refrigerant. The present invention relates to a cooling cycle control device for controlling. [0002] Conventional cooling cycle control devices include:
For example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-161759, a compressor for compressing a refrigerant, a condenser for condensing a high-pressure refrigerant, an expansion valve for expanding the condensed refrigerant, and vaporizing the refrigerant that has become wet vapor. And at least an evaporator, and especially in the current automotive air conditioner, the refrigerant is Freon (for example,
Those using R-12, R-134a) are known. [0003] However, CFCs are used as a refrigerant in the present application in order to produce problems such as a large warming effect and destruction of the ozone layer when released into the atmosphere. (CO 2 ) and a system configuration based on the current cooling cycle. However, carbon dioxide (CO 2 ) has a low critical temperature (about 31 ° C.), and condensate cannot be liquefied in a condenser in a normal operating temperature range, so that there is a problem that sufficient capacity and efficiency cannot be secured. [0004] For this reason, the present invention focuses on the fact that when carbon dioxide gas is used as a refrigerant, there is an optimum high pressure value that is efficient with respect to the refrigerant temperature on the outlet side of the condenser. It is an object of the present invention to provide a cooling cycle control device capable of securing cooling capacity and efficiency with a similar system configuration. As shown in FIG. 1, the present invention relates to a compressor for compressing a refrigerant composed of carbon dioxide gas, a condenser for cooling the refrigerant compressed by the compressor, and a condenser for cooling the refrigerant. In the cooling cycle, an expansion valve 4 that expands the refrigerant cooled by the expansion valve 4 and an evaporator that cools air that passes through by an endothermic effect of the refrigerant expanded by the expansion valve 4 are connected in series at least in series. And a high-pressure pressure detecting means 100 for detecting the pressure of the refrigerant flowing through the high-pressure passage from the discharge side of the expansion valve to the inflow side of the expansion valve. Refrigerant temperature detecting means 110 for detecting the temperature of the refrigerant; Refrigerant temperature determining means 150 for determining whether or not the detected refrigerant temperature is equal to or higher than a predetermined temperature set near the critical temperature of carbon dioxide gas, and when the refrigerant temperature is higher than or equal to the predetermined temperature by the refrigerant temperature determining means 150 In addition, the optimum high pressure calculating means 120 for calculating the optimum high pressure of the refrigerant flowing through the high pressure passage from the refrigerant temperature, and the high pressure detected by the high pressure detecting means 110 are converted to the optimum high pressure calculated by the optimum high pressure calculating means. High pressure determination means 130 for determining whether the temperature is greater than
0, when the refrigerant temperature is determined to be lower than the predetermined temperature, the opening of the expansion valve 4 is fixed to the predetermined opening,
The high pressure detection means 1 is provided by the high pressure determination means.
When it is determined that the high pressure detected by 10 is large, the opening degree of the expansion valve 4 is increased, and the high pressure detected by the high pressure detection means 110 is determined by the high pressure determination means 130 to be small. Expansion valve control means 1 for reducing the opening of the expansion valve 4
40. According to the present invention, the refrigerant temperature for judging whether or not the refrigerant temperature detected by the refrigerant temperature detecting means 110 is equal to or higher than a predetermined temperature set near the critical temperature of carbon dioxide gas is determined. the determination unit 150 is provided, when the refrigerant temperature is determined to be equal to or higher than the predetermined temperature by the refrigerant temperature judging means 150, calculates the optimal high pressure by the optimal high pressure calculating unit 120, the optimum pressure against refrigerant temperature In a remarkable refrigerant temperature range, specifically, in a temperature range equal to or higher than a predetermined temperature set near the critical temperature of carbon dioxide gas,
When it is determined that the high pressure is high, the expansion valve control means 140 controls the opening of the expansion valve 4 in a direction to increase the opening to reduce the high pressure, and when it is determined that the high pressure is small, is der what can be controlled to increase the control to high <br/> pressure pressure in a direction to reduce the opening degree of the expansion valve 4 by the expansion valve control means 140
You . Further, it is determined that the refrigerant temperature is lower than a predetermined temperature.
Is expanded by the expansion valve control means 140.
The opening of the valve 4 is fixed at a predetermined opening.
You. Thereby, an efficient cooling cycle operation can be performed corresponding to a wide range of the refrigerant temperature. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A cooling (refrigeration) cycle 1 shown in FIG. 2 is mounted, for example, on an air conditioner for a vehicle, and includes a compressor 2, a condenser 3, an expansion valve 4, an evaporator 5, and an accumulator 6 connected in series with pipes. It is composed. Since the compressor 2 uses carbon dioxide as a refrigerant for the cooling cycle 1, it is necessary to use a compressor having a large discharge pressure and good pressure resistance. The discharge side of the compressor 2 is connected to the inflow side of the condenser 3 by a pipe constituting a first high-pressure passage 8, and the outflow side of the condenser 3 forms a condenser outlet-side high-pressure passage (second high-pressure passage) 9. The connection pipe is connected to the inflow side of the expansion valve 4. The first high-pressure passage 8 and the second high-pressure passage 9 constitute a high-pressure passage. The expansion valve 4 is, for example, a proportional solenoid valve.
The degree of opening of the flow path can be adjusted in proportion to the output from the control unit 7. An outflow side of the expansion valve 4 is connected to an evaporator 5 disposed on an air flow path of the air conditioner.
Connected to the inflow side of The outflow side of the evaporator 5 is connected to the inflow side of the accumulator 6. The accumulator 6 has a discharge side connected to the suction side of the compressor 2 and temporarily stores the refrigerant flowing out of the evaporator 5 and performs gas-liquid separation. In the cooling cycle 1, the compressor 2 is connected to the gas refrigerant (carbon dioxide) via the accumulator 6.
Inhale and compress. This compression stroke is indicated by M 1 to M 2 in the Mollier diagram of FIG. 6, and both the enthalpy (i) and the pressure (P) of the sucked refrigerant increase. The characteristic line from M 1 to M 2 ideally rises along an isentropic curve. Thereafter, the refrigerant is sent to the condenser 3 and radiates heat, thereby reducing enthalpy (i). The radiating stroke represented by M 2 ~M 3. In a normal cooling cycle, condensed and liquefied is performed in this heat radiation process. However, in the case of carbon dioxide, the condensed and liquefied gas is not condensed and liquefied in this process because the critical temperature is low (about 31 ° C.). Thereafter, the refrigerant that has radiated heat and cooled down passes through the expansion valve 4 and is expanded. This expansion stroke is indicated by M 3 to M 6 . In this expansion stroke, the pressure of the refrigerant is reduced by passing through the expansion valve 4.
With the decrease of the pressure changes at the stage of passing the saturated liquid line L 1 (M 5) to wet steam. In the state of this wet steam, it is sent to the evaporator 5 and absorbs the heat of the air passing through the evaporator 5 to evaporate. This evaporation process is M
6 shown in the ~M 1. Incidentally, between the M 11 and M 1 is a superheat for preventing liquid back to the compressor 2 (superheat). In this embodiment, the degree of superheat is close to zero. According to the above process, since the heat absorbed from the evaporator 5 can be radiated from the capacitor 3, the air passing through the evaporator 5 can be cooled. In the cooling cycle 1, a pressure sensor 10 for detecting a high-pressure pressure of the refrigerant is attached to a high-pressure passage (first high-pressure passage 8 and second high-pressure passage 9). A temperature sensor 11 for detecting the temperature of the refrigerant is mounted on the passage 9. In this embodiment, the pressure sensor 10 is provided near the inflow side of the condenser 3, and the temperature sensor 11 is mounted near the outflow side of the condenser 3 to detect the temperature of the refrigerant. Have been. These sensors 10, 11
Pressure (P R ) and refrigerant temperature (t) detected from
Is sent to the control unit 7. The invention of the present application in the cooling cycle 1 described above will be described with reference to FIGS. 1 and 2. A compressor 2 for compressing a refrigerant composed of carbon dioxide gas, and a condenser 3 for cooling the refrigerant compressed by the compressor 2 A cooling system comprising an expansion valve 4 for expanding the refrigerant cooled by the condenser 3 and an evaporator 5 for cooling the air passing therethrough by absorbing heat of the refrigerant expanded by the expansion valve 4, at least in series piping. In cycle 1, a pressure sensor as a high pressure detection means 100 for detecting the pressure of the refrigerant flowing through the first high pressure passage 8 and the second high pressure passage 9 from the discharge side of the compressor 2 to the inflow side of the expansion valve 4 10 and the capacitor 3
Temperature detecting means 1 for detecting the temperature of the refrigerant flowing through the second high-pressure passage 9 from the outflow side of the expansion valve 4 to the inflow side of the expansion valve 4
A temperature sensor 11 serving as 10; an optimum high-pressure calculating means 120 for calculating an optimum high pressure of the refrigerant flowing through the first high-pressure passage 8 from the refrigerant temperature detected by the refrigerant temperature detecting means 110; High pressure determining means 130 for determining whether or not the high pressure detected by the above is higher than the optimum high pressure calculated by the optimum high pressure calculating means 120;
When it is determined that the high pressure is large, the expansion valve 4 is controlled to increase the opening degree of the expansion valve 4, and when the high pressure is determined to be small by the high pressure determination means 130, An expansion valve control means 140 for controlling the expansion valve 4 in a direction to close the opening of the expansion valve 4 is provided. Further, there is provided a refrigerant temperature determining means 150 for determining whether or not the refrigerant temperature detected by the refrigerant temperature detecting means 110 is equal to or higher than a predetermined temperature set near the critical temperature of carbon dioxide gas. When the determining means 150 determines that the refrigerant temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the optimum high-pressure calculating means 120 calculates an optimum high pressure. When it is determined that the refrigerant temperature is lower than the predetermined temperature, the expansion valve The control means 140 fixes the opening of the expansion valve 4 to a predetermined opening. The above invention is more specifically shown by the flow charts shown in FIGS. 3A and 3B, and is executed as part of the air conditioning control executed by the control unit 7. Hereinafter, description will be made according to this flowchart. In the flowchart shown in FIG. 3A, first, at step 200, the high pressure PR of the first high pressure passage 8 detected by the pressure sensor 10 and the refrigerant of the second high pressure passage 9 detected by the temperature sensor 11 are shown. Temperature t
Is entered. The high pressure PR indicates a pressure at a position indicated by M 2 , M 21 and M 22 in the Mollier diagram of FIG. 6, and the refrigerant temperature t is indicated by M 3 , M 31 , M 32 and M 33 . This indicates the temperature at the position where the temperature changes. [0022] Thereafter, in step 220, the optimum pressure P x which corresponds to the refrigerant temperature t is calculated. The optimum pressure, as indicated by the Mollier diagram of FIG. 6, when the refrigerant temperature t is constant, for example, when the high pressure has dropped from M 21 to M 2, substantially M 31 outlet side temperature of the capacitor 3 ~
It descends along the isothermal line of M 33. For this reason, M 6-
Cooling capacity of the evaporator 5 represented by M 11 is M 63 ~M 11
Therefore, it is lowered. For this, it is made with the presence of optimal pressure P x with respect to the refrigerant temperature t. The optimum high pressure P x in step 220
Is calculated, for example, at a predetermined refrigerant temperature t (t 1 , t 2 , t 3 )
Pressure P x (P x1 , P x2 , P
x3 , Px4 ) are calculated in correspondence with the map shown in the characteristic diagram of FIG. The optimum pressure P calculated by this
x in step 230 is compared with the high pressure P R. In the comparison in step 230, if the high pressure P R is larger than the optimum high pressure P x , for example, FIG.
As shown, when the high pressure P R is greater than the optimum pressure P x2 indicates the pressure value P C, performs control in the direction (+ alpha) to open a predetermined value the degree OR of the expansion valve 4 proceeds to step 240 . As a result, the high pressure on the upstream side of the expansion valve 4 decreases, and the refrigerant temperature further decreases.
The state of the refrigerant can shift from point C (pressure P C , temperature t C ) to point D (pressure P D , temperature t D ) on the optimal temperature characteristic line. In the comparison in step 230,
When the high pressure P R is smaller than the optimum high pressure P x , for example, as shown in FIG. 5, when the high pressure P R indicates the pressure value P A and is smaller than the optimum high pressure P x1, the routine proceeds to step 250, where the expansion valve is operated. 4 is controlled in the direction (-α) to close the opening OR by a predetermined value. As a result, the high-pressure pressure on the upstream side of the expansion valve 4 increases, and the refrigerant temperature further increases. Accordingly, the state of the refrigerant changes from the point A (pressure P A , temperature t A ) to B on the optimal temperature characteristic line. Point (pressure P B , temperature t B ). As a result, an optimal cooling cycle operation can be performed in a normally used temperature range. Furthermore, in the flowchart shown in FIG. 3 (b), after entering the refrigerant pressure P R and the refrigerant temperature t in step 200, the refrigerant temperature t in step 210 of whether greater than the predetermined temperature t S Make a decision. This predetermined temperature t S is a critical temperature of carbon dioxide gas of about 31 °.
The temperature is set near C (for example, 30 ° C.). This is because, as indicated by t 4 in characteristic diagram of FIG. 4, when the coolant temperature is below the critical temperature, characteristics such as higher the normal cooling cycle and the high pressure similarly less efficient This is to show a diagram. Therefore, in the determination of step 210, when the refrigerant temperature t is lower than a predetermined temperature t S is for setting the opening degree OR of the expansion valve 4 to a predetermined opening degree β proceeds to step 260. If it is determined in step 210 that the refrigerant temperature t is equal to or higher than the predetermined temperature t S , the expansion valve control shown in FIG. 3A is executed.
From the above, when the refrigerant temperature is equal to or lower than the predetermined temperature, the opening degree of the expansion valve is fixed, and when the refrigerant temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the expansion valve control described above is executed. An efficient cooling cycle operation can be performed in a wider refrigerant temperature range than the cycle. Thus, according to the present invention, it is determined whether or not the refrigerant temperature is equal to or higher than a predetermined temperature set near the critical temperature of carbon dioxide, and if the refrigerant temperature is equal to or higher than the predetermined temperature. When it is determined, the optimum high pressure is calculated, and when it is determined that the refrigerant temperature is smaller than the predetermined temperature, the opening of the expansion valve is fixed at the predetermined opening, so that the optimum high pressure with respect to the refrigerant temperature is obtained. In the remarkable refrigerant temperature range, specifically, in a temperature range equal to or higher than a predetermined temperature set near the critical temperature of carbon dioxide gas, the expansion valve control is performed , and a predetermined value is set.
Do not execute expansion valve control in the following temperature range.
It is something that has been done . Specifically, when it is determined that the high pressure is high, the opening degree of the expansion valve is controlled to be increased, the high pressure is reduced, and when it is determined that the high pressure is small, the expansion is controlled. controlled in a direction to reduce the opening degree of the valve, have row control for increasing the high pressure, when the coolant temperature is below the predetermined temperature is obtained so as to secure the expansion valve to a predetermined opening degree. As a result, even when carbon dioxide gas is used as the refrigerant, it can be installed in an air conditioner with the same system configuration as the current system, so that it is possible to reduce costs and reduce man-hours, and to maintain optimal cooling cycle operation. You can do it.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示した機能ブロック図である。
【図2】本発明の実施例に係る冷房サイクルの構成を示
した構成説明図である。
【図3】(a)は第1の発明に係るフローチャート図で
あり、(b)は第2の発明に刈るフローチャート図であ
る。
【図4】最適高圧を演算するためのマップを示した特性
線図である。
【図5】補正の状態を説明した特性線図である。
【図6】本発明の実施例に係る冷房サイクルを示したモ
リエル線図である。
【符号の説明】
1 冷房サイクル
2 コンプレッサ
3 コンデンサ
4 膨張弁
5 エバポレータ
6 アキュムレータ
7 コントロールユニット
8 第1の高圧通路
9 第2の高圧通路
10 圧力センサ
11 温度センサBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of the present invention. FIG. 2 is a configuration explanatory view showing a configuration of a cooling cycle according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 (a) is a flowchart according to the first invention, and FIG. 3 (b) is a flowchart according to the second invention. FIG. 4 is a characteristic diagram showing a map for calculating an optimum high pressure. FIG. 5 is a characteristic diagram illustrating a state of correction. FIG. 6 is a Mollier diagram showing a cooling cycle according to the embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1 Cooling cycle 2 Compressor 3 Capacitor 4 Expansion valve 5 Evaporator 6 Accumulator 7 Control unit 8 First high pressure passage 9 Second high pressure passage 10 Pressure sensor 11 Temperature sensor
Claims (1)
レッサと、このコンプレッサによって圧縮された冷媒を
冷却するコンデンサと、このコンデンサによって冷却さ
れた冷媒を膨張させる膨張弁と、この膨張弁により膨張
された冷媒の吸熱作用により通過する空気を冷却するエ
バポレータとを少なくとも直列に配管結合して構成する
冷房サイクルにおいて、 前記コンプレッサの吐出側から前記膨張弁の流入側に至
る高圧通路を流れる冷媒の圧力を検出する高圧圧力検出
手段と、 前記コンデンサの流出側から前記膨張弁の流入側に至る
コンデンサ出口側高圧通路を流れる冷媒の温度を検出す
る冷媒温度検出手段と、 この冷媒温度検出手段によって検出された冷媒温度が炭
酸ガスの臨界温度近傍に設定された所定温度以上である
か否かを判定する冷媒温度判定手段と、 この冷媒温度判定手段によって前記冷媒温度が所定温度
以上である場合に、この冷媒温度から前記高圧通路を流
れる冷媒の最適高圧を演算する最適高圧演算手段と、 前記高圧圧力検出手段によって検出された高圧圧力が、
前記最適高圧演算手段によって演算された最適高圧より
大きいか否かを判定する高圧圧力判定手段と、 前記冷媒温度判定手段により、前記冷媒温度が所定温度
より小さいと判定された場合には前記膨張弁の開度を所
定開度に固定し、前記高圧圧力判定手段によって前記高
圧圧力検出手段によって検出された高圧圧力が大きいと
判定された場合に、前記膨張弁の開度を大きくし、前記
高圧圧力判定手段によって前記高圧圧力検出手段によっ
て検出された高圧圧力が小さいと判定された場合に、前
記膨張弁の開度を小さくする膨張弁制御手段を具備した
ことを特徴とする冷房サイクル制御装置。(57) [Claim 1] A compressor for compressing a refrigerant made of carbon dioxide gas, a condenser for cooling the refrigerant compressed by the compressor, and an expansion valve for expanding the refrigerant cooled by the condenser And an evaporator that cools the air that passes through by the heat absorbing action of the refrigerant expanded by the expansion valve is connected at least in series with pipes. From the discharge side of the compressor to the inflow side of the expansion valve High-pressure pressure detection means for detecting the pressure of the refrigerant flowing through the high-pressure passage; refrigerant temperature detection means for detecting the temperature of the refrigerant flowing through the condenser outlet high-pressure passage from the outlet side of the condenser to the inflow side of the expansion valve; The refrigerant temperature detected by the refrigerant temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined temperature set near the critical temperature of carbon dioxide gas. A refrigerant temperature determining means for determining whether or not the refrigerant temperature is higher than a predetermined temperature by the refrigerant temperature determining means; and an optimum high pressure for calculating an optimum high pressure of the refrigerant flowing through the high pressure passage from the refrigerant temperature. Calculating means, the high pressure detected by the high pressure detecting means,
A high pressure determining means for determining whether or not the refrigerant pressure is higher than an optimum high pressure calculated by the optimum high pressure calculating means; and the expansion valve when the refrigerant temperature determining means determines that the refrigerant temperature is lower than a predetermined temperature. The opening of the expansion valve is fixed at a predetermined opening, and when the high pressure detection means determines that the high pressure detected by the high pressure detection means is large, the opening of the expansion valve is increased, and the high pressure A cooling cycle control device, comprising: expansion valve control means for reducing the degree of opening of the expansion valve when the high pressure detected by the high pressure detection means is determined to be small by the determination means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10908694A JP3479747B2 (en) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | Cooling cycle controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10908694A JP3479747B2 (en) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | Cooling cycle controller |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07294033A JPH07294033A (en) | 1995-11-10 |
JP3479747B2 true JP3479747B2 (en) | 2003-12-15 |
Family
ID=14501245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10908694A Expired - Fee Related JP3479747B2 (en) | 1994-04-25 | 1994-04-25 | Cooling cycle controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3479747B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10238872A (en) | 1997-02-24 | 1998-09-08 | Zexel Corp | Carbon-dioxide refrigerating cycle |
DE19935731A1 (en) * | 1999-07-29 | 2001-02-15 | Daimler Chrysler Ag | Operating method for automobile refrigeration unit has cooling medium mass flow regulated by compressor and cooling medium pressure determined by expansion valve for regulation within safety limits |
US6505476B1 (en) | 1999-10-28 | 2003-01-14 | Denso Corporation | Refrigerant cycle system with super-critical refrigerant pressure |
JP4612968B2 (en) * | 2001-07-04 | 2011-01-12 | 株式会社日本クライメイトシステムズ | Air conditioner for vehicles |
JP2006234207A (en) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Denso Corp | Refrigerating cycle pressure reducing device |
JP4758705B2 (en) | 2005-08-05 | 2011-08-31 | サンデン株式会社 | Air conditioner for vehicles |
JP2007139342A (en) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Air conditioner and pressure control valve for the same |
-
1994
- 1994-04-25 JP JP10908694A patent/JP3479747B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07294033A (en) | 1995-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5890370A (en) | Refrigerating system with pressure control valve | |
US6523360B2 (en) | Cooling cycle and control method thereof | |
US7856836B2 (en) | Refrigerating air conditioning system | |
JP4408413B2 (en) | Refrigeration apparatus and air conditioner using the same | |
KR20060024438A (en) | Control of the cooling system | |
EP1014013A1 (en) | Vapor compression type refrigeration cycle | |
JPH11257762A (en) | Refrigeration cycle system | |
EP1869375B1 (en) | Method of determining optimal coefficient of performance in a transcritical vapor compression system and a transcritical vapor compression system | |
JP3479747B2 (en) | Cooling cycle controller | |
JPH09318177A (en) | Multiroom type cooling/heating apparatus | |
JP2002228282A (en) | Refrigerating device | |
JP4292525B2 (en) | Refrigerant amount detection method for vapor compression refrigeration cycle | |
JPH08189717A (en) | Heat pump type air-conditioner | |
JP3178178B2 (en) | Refrigeration cycle saturated steam temperature detection circuit | |
KR102313304B1 (en) | Air conditioner for carbon dioxide | |
JP3483711B2 (en) | Air conditioner and its control method | |
WO2021156901A1 (en) | Refrigeration cycle device | |
JPH10160273A (en) | Air conditioner | |
JP2757685B2 (en) | Operation control device for air conditioner | |
JP3178192B2 (en) | Refrigeration cycle control device | |
JPH07180931A (en) | Refrigerant recovery device | |
JP3231393B2 (en) | Air conditioning | |
JP2823068B2 (en) | Heat pump type air conditioner | |
JP2004205067A (en) | Device of detecting degree of superheat | |
JPH08166170A (en) | Air conditioner |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |