車両用冷凍サイクル装置
【課題】センサを増やしてコストアップすることなく放熱器３での圧力損失ΔＰを推定し、圧縮機１の吐出圧力Ｐｄを推定することのできる車両用冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】空調制御装置２０は、容量制御弁２へ出力している制御電流値Ｉｃを容量制御弁２の制御電流対冷媒流量特性に当て嵌めて冷媒流量を算出する冷媒流量算出手段Ｓ２２〜Ｓ２６と、算出した冷媒流量を冷媒流量対圧力損失特性に当て嵌めて圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを算出する圧力損失算出手段Ｓ２７とを備えている。
これによれば、センサを増やしてコストアップすることなく、圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを推定することができる。
【解決手段】空調制御装置２０は、容量制御弁２へ出力している制御電流値Ｉｃを容量制御弁２の制御電流対冷媒流量特性に当て嵌めて冷媒流量を算出する冷媒流量算出手段Ｓ２２〜Ｓ２６と、算出した冷媒流量を冷媒流量対圧力損失特性に当て嵌めて圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを算出する圧力損失算出手段Ｓ２７とを備えている。
これによれば、センサを増やしてコストアップすることなく、圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを推定することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両走行用エンジンなどによって駆動される冷媒流量制御式の可変容量型圧縮機を用いた車両用冷凍サイクル装置に関するものであり、空調用の冷凍サイクル装置などに用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおける放熱器の出口側で検出する圧力値を用いて、圧縮機の吐出圧力制御を安定的に行おうとするものがある。例えば、下記の特許文献１では、圧縮機に吸入される冷媒の吸入密度と圧縮機の回転数とから高圧側の冷媒流量を算出し、その冷媒流量から放熱器での圧力損失を算出し、放熱器の出口側に設けた圧力センサで検出される圧力値に算出された圧力損失を加えた圧力値を圧縮機の吐出圧力として制御するものである。
【特許文献１】特開２００６−７１１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の従来技術において、吸入側の冷媒密度を求めるには、吸入圧力と吸入温度とが必要となり、精度良く算出するには吸入側に圧力センサと温度センサとが必要となり、冷凍サイクル装置がコストアップするという問題点がある。
【０００４】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、センサを増やしてコストアップすることなく放熱器での圧力損失を推定し、圧縮機の吐出圧力を推定することのできる車両用冷凍サイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮する冷媒流量制御式可変容量型の圧縮機（１）と、圧縮機（１）の吐出冷媒を冷却する放熱器（３）と、放熱器（３）から流出する冷媒を減圧する減圧手段（５）と、減圧手段（５）によって減圧された低圧冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒が圧縮機（１）に吸入される蒸発器（９）と、圧縮機（１）に設けられ、外部からの制御信号によって圧縮機（１）の吐出容量を可変制御する容量制御機構（２）と、放熱器（３）出口側の放熱器後冷媒圧力（ＰＲＥ）を検出する圧力検出手段（１４）と、少なくとも圧力検出手段（１４）が検出した放熱器後冷媒圧力（ＰＲＥ）が入力されて容量制御機構（２）を制御する制御手段（２０）とを備えた車両用冷凍サイクル装置において、
制御手段（２０）は、容量制御機構（２）へ出力している制御電流値（Ｉｃ）を容量制御機構（２）の制御電流対冷媒流量特性に当て嵌めて冷媒流量（Ｇｒ、Ｇｍａｘ）を算出する冷媒流量算出手段（Ｓ２２〜Ｓ２６）と、算出した冷媒流量（Ｇｒ、Ｇｍａｘ）を冷媒流量対圧力損失特性に当て嵌めて圧縮機（１）から放熱器（３）の出口側までの圧力損失（ΔＰ）を算出する圧力損失算出手段（Ｓ２７）とを備えることを特徴としている。
【０００６】
この請求項１に記載の発明によれば、センサを増やしてコストアップすることなく、圧縮機（１）から放熱器（３）の出口側までの圧力損失（ΔＰ）を推定することができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用冷凍サイクル装置において、制御手段（２０）は、圧力検出手段（１４）が検出した放熱器後冷媒圧力（ＰＲＥ）に、圧力損失算出手段（Ｓ２７）が算出した圧力損失（ΔＰ）を加えて、圧縮機（１）が吐出する吐出圧力（Ｐｄ）を算出する吐出圧力算出手段（Ｓ２８）を備えることを特徴としている。
【０００８】
この請求項２に記載の発明によれば、センサを増やしてコストアップすることなく、圧縮機（１）から放熱器（３）の出口側までの圧力損失（ΔＰ）を推定したうえ、その推定した圧力損失（ΔＰ）を用いて圧縮機（１）の吐出圧力（Ｐｄ）を推定することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の車両用冷凍サイクル装置において、制御手段（２０）は、圧縮機（１）の最大容量状態と可変容量状態とが切り替わる変曲点の可変開始電流値（Ｉｍａｘ）を算出する可変開始電流算出手段（Ｓ２３）と、制御電流値（Ｉｃ）が可変開始電流値（Ｉｍａｘ）以上である場合、その時の最大冷媒流量（Ｇｍａｘ）を算出して圧力損失算出手段（Ｓ２７）に与える最大冷媒流量算出手段（Ｓ２５）を備えることを特徴としている。
【００１０】
この請求項３に記載の発明によれば、最大容量（１００％容量）状態での圧力損失（ΔＰ）もしくは吐出圧力（Ｐｄ）を正確に推定することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用冷凍サイクル装置において、冷凍サイクル中に、蒸発器（９）の温度（Ｔｅ）を検出する蒸発器温度検出手段（１３）を備えるとともに、制御手段（２０）は、制御電流対冷媒流量特性の選定に用いる圧力条件（ＰＲＥ／Ｐｓ）を求めるため、蒸発器温度検出手段（１３）が検出した蒸発器温度（Ｔｅ）を温度対吸入圧力特性に当て嵌めて圧縮機（１）の吸入圧力（Ｐｓ）を算出する吸入圧力算出手段（Ｓ２１）を備えることを特徴としている。
【００１２】
車両用空調装置などの冷凍サイクルにおいては、冷却能力を制御するために蒸発器（９）の温度（Ｔｅ）を検出する蒸発器温度検出手段（１３）を備えている。そのため、この請求項４に記載の発明によれば、新たに圧力センサを設けることなく、圧縮機（１）の吸入圧力（Ｐｓ）を推定することができる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図１〜９を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態における車両用冷凍サイクル装置の概略構成を示す模式図である。なお、本実施形態では、本発明の車両用冷凍サイクル装置を、車両用空調装置に適用したものとして説明する。
【００１４】
車両用空調装置は、大別して、空調ユニット６と、冷凍サイクル装置Ｒと、空調制御装置（本発明で言う制御手段）２０などから構成されている。空調ユニット６は、空調ケース６ａ内に後述する空調機能品を内蔵したものである。なお、本実施形態の空調ユニット６は、車室内前方のインストルメントパネル内に設けられ、車室内前席側の領域を空調する前席用空調ユニットである。
【００１５】
空調ケース６ａは、空調風を車室内に導く空気通路を形成しており、この空気通路の最上流部には内気導入口および外気導入口を有する図示しない内外気切替箱を備えている。この内外気切替箱内には、図示しない内外気切替ドアが回転自在に配置されている。この内外気切替ドアは、図示しないサーボモータなどによって駆動されるものであり、内気導入口より内気（車室内空気）を導入する内気モードと、外気導入口より外気（車室外空気）を導入する外気モードとを切り替えることができる。
【００１６】
この内外気切替箱の下流側には、車室内へ向かう空気流れを発生させる送風機７が配置されている。送風機７は、遠心多翼式などの送風ファン８ａを、モータ８ｂによって駆動するように構成されている。なお、本実施形態では、モータ８ｂとして電流制御可能な３相のブラシレスモータを使用しており、空調制御装置２０からのデューティ信号に応じて、モータ８ｂに与えるパルス幅を可変制御する図示しないモータ駆動回路を有している。
【００１７】
そして、モータ８ｂは、このモータ駆動回路を介して供給される制御電流に基づいて制御され、送風ファン８ａの回転速度、つまりは送風量が制御される。なお、ブラシレスモータに代えて、通常の制御回路付きの直流モータでも使用可能である。送風機７の下流側には、空気通路内を流れる空気を冷却する蒸発器９が配置されている。この蒸発器９は、送風機７による送風空気を冷却する冷房用熱交換器である。
【００１８】
なお、蒸発器９から流出する空気温度は、蒸発器後温度センサ（本発明で言う蒸発器温度検出手段）１３によって検出され、空調制御装置２０へ入力されるようになっている。なお、蒸発器温度センサ１３の代わりに、例えば図示しないフィンサーミスタなどで、蒸発器９の温度を直接検知するものであっても良い。
【００１９】
蒸発器９の下流側には、蒸発器９によって冷却された空気を加熱するヒータコア１１が配置されている。このヒータコア１１は、車両に搭載された走行用のエンジン１５の冷却水を熱源として、蒸発器９を通過した後の空気を加熱する暖房用熱交換器である。なお、エンジン１５の冷却水の温度は、水温センサ１６によって検出され、空調制御装置２０へ入力されるようになっている。
【００２０】
ヒータコア１１の側方（本実施形態では上方）には、ヒータコア１１を迂回した冷風が流れるバイパス通路が形成されている。そして、蒸発器９とヒータコア１１との間には、エアミックスドア１０が回転自在に配置されている。このエアミックスドア１０は、図示しないサーボモータなどによって駆動され、その回転位置による開度が連続的に調節可能に構成されている。
【００２１】
このエアミックスドア１０の開度を調整することにより、ヒータコア１１を通って加熱される空気量（温風量）と、バイパス通路を通過してヒータコア１１を迂回する空気量（冷風量）とを調節することができる。このようにして車室内に吹き出す空気の吹出温度を調整する。
【００２２】
また、空調ケース６ａ内の空気通路の最下流部には、図示しないが、車両の前面ガラスの内面側に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口、前席乗員の頭胸部に向けて空調風吹き出すフェイス吹出口、および前席乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口などが設けられている。
【００２３】
次に、冷凍サイクル装置Ｒは、空調ケース６ａ内に収納された蒸発器９内を流れて、送風空気から吸熱して冷却する冷媒が流動するものである。なお、本冷凍サイクルでは、冷媒として高圧圧力が臨界圧力以上（超臨界状態）となる二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いている。従って、本冷凍サイクルは超臨界冷凍サイクルを構成している。空調制御装置２０は、蒸発器９へ冷媒を循環させる圧縮機１の駆動出力を制御するものであり、その制御値を可変することにより能力制御するものである。なお、これについては後で詳述する。
【００２４】
冷凍サイクル装置Ｒは、圧縮機１の吐出側から、放熱器３、内部熱交換器２１、および減圧手段である膨張弁５を介して蒸発器９に冷媒が供給され、蒸発器９を流出した冷媒は、アキュムレータ４、および内部熱交換器２１を介して圧縮機１に戻って循環するよう構成されて冷凍サイクルが形成されている。
【００２５】
本実施形態の圧縮機１は、車両に搭載された走行用のエンジン１５から駆動力を得て冷媒を吸入圧縮するものであり、駆動力を断続するクラッチ手段を成す電磁クラッチ１ａを介して駆動力を得ている。この圧縮機１は、空調制御装置２０からの制御信号によってその吐出容量が可変制御される冷媒流量制御式の可変容量型圧縮機となっており、電磁式の容量制御弁（本発明で言う容量制御機構）２を備えている。
【００２６】
圧縮機１の吐出側には、放熱器３が設けられている。この放熱器３は、圧縮機１から吐出されて高温高圧の超臨界状態にあるガス冷媒と、外気（車室外空気）との間で熱交換して冷媒を冷却する。放熱器３には、図示しない電動式の冷却ファンによって外気が送風される。また、放熱器３の出口側には、放熱器後の冷媒圧力ＰＲＥを検出する圧力センサ（本発明で言う圧力検知手段）１４が設けられており、空調制御装置２０へ入力されるようになっている。
【００２７】
放熱器３を通過した冷媒は、次に内部熱交換器２１を通過する。この内部熱交換器２１は、放熱器３の出口側に設けられた高圧側流路２１ａと、アキュムレータ４の出口側に設けられた低圧側流路２１ｂとを有している。そして、内部熱交換器２１は、放熱器３出口側の高温冷媒とアキュムレータ４から流出する低温冷媒（圧縮機吸入冷媒）とを熱交換し、蒸発器９に流入する冷媒のエンタルピを減少させる。
【００２８】
そして、蒸発器９の冷媒入口、出口間における冷媒のエンタルピ差（冷凍能力）を増大させるとともに、圧縮機１に液冷媒が吸入されることを防止する。このように内部熱交換器２１を設置すると、蒸発器９の冷媒入口、出口間の冷媒のエンタルピ差（冷凍能力）を増大でき、冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）を向上させることができる。なお、内部熱交換器２１を構成していない冷凍サイクルであっても良い。
【００２９】
内部熱交換器２１の高圧側流路２１ａから流出した高圧冷媒は、次に電気式の膨張弁５にて低圧に減圧され、低温低圧の気液二相状態となる。膨張弁５は、高圧の冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、冷凍サイクル中の高圧圧力が目標高圧となるように、電気的に開度が制御される圧力制御弁としての役割を果たす。
【００３０】
膨張弁５で減圧された低圧冷媒は、蒸発器９において送風空気から吸熱して蒸発させられる。蒸発器９において蒸発した後のガス冷媒は、アキュムレータ４と内部熱交換器２１の低圧側流路２１ｂとを通過する。アキュムレータ４は、蒸発器９の出口冷媒の液冷媒とガス冷媒とを分離して、サイクル内の余剰冷媒を液冷媒で蓄える気液分離手段であり、分離したガス冷媒を圧縮機１の吸入側に向けて導出する。また、内部熱交換器２１については上記したとおりである。
【００３１】
そして、内部熱交換器２１の低圧側流路２１ｂを流出した冷媒は、再度圧縮機１に吸入されて上記した循環を繰り返す。次に、車両用空調装置の制御手段である空調制御装置２０について説明する。空調制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータと、その周辺回路とから構成され、ＲＯＭ内に書き込まれている空調制御のための制御プログラムに基づいて各種演算や処理を行う電気制御部である。
【００３２】
空調制御装置２０には、前述した蒸発器温度センサ１３、圧力センサ１４、および水温センサ１６の他に、車室外の外気温度を検出する外気温センサ１７、車室内温度を検出する内気温センサ１８、および車室内に射し込む日射量を検出する日射センサ１９などからの各種センサ検出信号が入力される。また、図示しない空調コントロールパネルからの操作信号も入力される。空調コントロールパネルは、車室内前方のインストルメントパネルに配置され、乗員によって操作される複数のスイッチを有している。
【００３３】
この複数のスイッチは、車室内の所望温度を設定する温度設定スイッチ、内気モードと外気モードとをマニュアル設定する吸込モードスイッチ、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモード、およびデフロスタモードをマニュアル設定する吹出モードスイッチ、送風機７の風量切り替えをマニュアル設定する風量設定スイッチ、空調自動制御の指令を出すオートスイッチ、および圧縮機１の作動状態と停止状態とを切り替えるエアコンスイッチなどである。
【００３４】
空調制御装置２０には、圧縮機１の電磁クラッチ１ａ、容量制御弁２、放熱器３の冷却ファン、膨張弁５、送風機７のモータ８ｂ、および各機器の電気駆動手段を成すサーボモータなどが接続され、これらの機器の作動が空調制御装置２０からの出力信号によって制御される。
【００３５】
次に、圧縮機１と容量制御弁２について具体的に述べる。本実施形態の圧縮機１は、斜板式の可変容量型圧縮機として公知のものであり、電磁式の容量制御弁２に加える制御電流値を変化させることにより、斜板室の制御圧力Ｐｃを変化させる。これにより、斜板の傾斜角度の変化→ピストンストロークの変化→容量の変化を行うようになっている。ここで容量は、冷媒の吸入圧縮を行う作動空間の幾何学的な容積である。
【００３６】
また、斜板式可変容量型の圧縮機１においては、制御圧力Ｐｃの調整により吐出容量を最小状態（略０％）から最大状態（１００％）の範囲で連続的に変化させることができるように構成されている。そして、容量制御弁２の制御電流値により、目標吐出冷媒流量を設定し、実際の吐出冷媒流量がこの目標吐出冷媒流量となるように斜板室の制御圧力Ｐｃを変化させ、これにより吐出容量を変化させる、いわゆる冷媒流量制御式の可変容量型圧縮機となっている。
【００３７】
このような冷媒流量制御式の可変容量型圧縮機は、特開２００１−１０７８５４号公報や特開２００１−１７３５５６号公報などにより公知である。そこで、この冷媒流量制御式の可変容量型圧縮機の概要を図２により説明する。図２は、斜板式可変容量型の圧縮機１の吐出側流路部分と、斜板室１０３の制御圧力Ｐｃを制御する容量制御弁２の部分を示す概略図である。圧縮機１の吐出室１００は、図示しない複数のピストン作動室（シリンダ）から吐出される冷媒を集合する部分である。
【００３８】
この吐出室１００の出口側流路１０１に絞り部１０２を設けて、圧縮機１の吐出冷媒がこの絞り部１０２を通過することにより、この絞り部１０２の前後間に所定の差圧ΔＰｒが発生するようにしてある。ここで、差圧ΔＰｒ＝ＰｄＨ−ＰｄＬである。ＰｄＨは絞り部１０２の上流部の冷媒圧力であり、ＰｄＬは絞り部１０２の下流部の冷媒圧力である。差圧ΔＰｒは、圧縮機１の吐出冷媒流量と比例関係にあるから、差圧ΔＰｒを制御することにより圧縮機１の吐出冷媒流量を制御できることになる。
【００３９】
一方、容量制御弁２は、差圧ΔＰｒに応じた力Ｆ１を発生する差圧連動機構１１１と、この差圧連動機構１１１の力Ｆ１に対抗する電磁力Ｆ２を発生する電磁機構１１２とを備えている。基本的には、この差圧ΔＰｒに応じた力Ｆ１と電磁力Ｆ２との釣り合いにより、弁体１１３の位置（図２の左右方向位置）を変化させるようになっている。但し、図２の図示例では、後述の構成により、絞り部１０２の上流部の冷媒圧力ＰｄＨ（圧縮機吐出圧）にも依存して、弁体１１３の位置を変化させるようになっている。
【００４０】
差圧連動機構１１１は、ケース１１１ａ内に弁体１１３の移動方向（図２の左右方向）に弾性的に伸縮可能なベローズ１１１ｂを収容し、ベローズ１１１ｂの内部に絞り部１０２の上流部の冷媒圧力ＰｄＨを導入する。一方、ケース１１１ａ内には絞り部１０２の下流部の冷媒圧力ＰｄＬを導入する。
【００４１】
図２におけるベローズ１１１ｂの右端部には、ケース１１１ａに固定される固定端を構成し、ベローズ１１１ｂの左端部が弾性的な伸縮作用により、図２の左右方向に変位する可動端１１１ｃを構成する。また、ベローズ１１１ｂの内部には、ベローズ１１１ｂを伸長方向（図２の左側方向）に押圧するばね１１１ｄが設けられている。
【００４２】
ベローズ１１１ｂの可動端１１１ｃには、プッシュロッド１１１ｅが一体に連結されている。このプッシュロッド１１１ｅは、ケース１１１ａの嵌合穴１１１ｆに対して摺り動き可能で、かつ、図示しないシール機構により気密に嵌合されてケース１１１ａの外部へ突出している。
【００４３】
一方、電磁機構１１２は、電磁コイル１１２ａを有し、この電磁コイル１１２ａの内周部にプランジャ１１２ｂが、その軸方向（図２の左右方向）に変位可能に配置されている。プランジャ１１２ｂの端部には、可動鉄心１１２ｃが一体に構成され、この可動鉄心１１２ｃに固定鉄心１１２ｄが対向配置されている。そして、この可動鉄心１１２ｃと固定鉄心１１２ｄとの間に、電磁コイル１１２ａに供給される制御電流値Ｉｃに応じた電磁力（吸引力）Ｆ２を発生するようになっている。
【００４４】
また、可動鉄心１１２ｃと固定鉄心１１２ｄとの間には、電磁力Ｆ２と逆方向のばね力を発生するばね１１２ｅが配置されている。プランジャ１１２ｂのうち、可動鉄心１１２ｃと反対側の端部（図２の右端部）に上記した弁体１１３が一体に形成されている。さらに弁体１１３は、弁体１１３よりも充分に小径の連結軸部１１３ａを介して、プッシュロッド１１１ｅに一体に連結されている。従って、プランジャ１１２ｂと弁体１１３とプッシュロッド１１１ｅとは一体物を構成し、プランジャ１１２ｂの軸方向（図２の左右方向）で一体に変位する。
【００４５】
弁体１１３は制御圧通路１１４に配置され、制御圧通路１１４の通路面積を増減する。この制御圧通路１１４の一端部は、連通路１１５を介して圧縮機１の吐出室１００に連通しているので、制御圧通路１１４の一端部には絞り部１０２の上流部の冷媒圧力ＰｄＨが導入される。一方、制御圧通路１１４の他端部は、連通路１１６を介して圧縮機１の斜板室１０３に連通している。
【００４６】
そして、斜板室１０３は、絞り１０４を有する連通路１０５を介して、圧縮機１の吸入室１０６に連通する。弁体１１３は、図２の右方向に変位すると制御圧通路１１４の通路面積を減少し、図２の左方向に変位すると制御圧通路１１４の通路面積を増加させる。従って電磁力Ｆ２は、弁体１１３を図２の右方向に変位させる閉弁方向の力となる。逆に、差圧ΔＰｒに応じた力Ｆ１は、弁体１１３を図２の左方向に変位させる開弁方向の力となる。
【００４７】
制御圧通路１１４の通路面積が減少すると、圧縮機１の吐出室１００から連通路１１５→制御圧通路１１４→連通路１１６を経て斜板室１０３に流入する吐出冷媒量が減少して、斜板室１０３の圧力、すなわち、制御圧力Ｐｃが低下する。逆に制御圧通路１１４の通路面積が増加すると、斜板室１０３に流入する吐出冷媒量が増加して、斜板室１０３の制御圧力Ｐｃが上昇する。
【００４８】
なお、斜板式可変容量型圧縮機においては周知のように、制御圧力Ｐｃの低下→斜板の傾斜角度の増加→ピストンストロークの増加→吐出容量の増加となる。逆に、制御圧力Ｐｃの上昇→斜板の傾斜角度の減少→ピストンストロークの減少→吐出容量の減少となるよう、吐出容量の容量制御機構が構成されている。
【００４９】
ところで、電磁力Ｆ２は、差圧ΔＰｒに応じた力Ｆ１に対抗する力であるから、電磁力Ｆ２を増減することにより目標差圧を決定することとなる。このため、現実の差圧ΔＰｒが、この電磁力Ｆ２により決定される目標差圧となるように、斜板室１０３の制御圧力Ｐｃが制御され、吐出容量が変化することとなる。
【００５０】
さらに、差圧ΔＰｒと吐出冷媒流量とは前述のように比例関係にあるから、目標差圧を決定することは目標吐出冷媒流量を決定することとなる。そして、電磁力Ｆ２は、電磁コイル１１２ａに供給される制御電流値Ｉｃに応じて決定されるから、制御電流値Ｉｃの増加に応じて目標差圧および目標吐出冷媒流量が増加する関係となる。
【００５１】
図３は、このような流量制御特性を持つ斜板式可変容量型圧縮機を用いた場合の制御電流値Ｉｃと、サイクル内を循環する冷媒流量Ｇｒとの関係を示す特性（本発明で言う制御電流対冷媒流量特性）の図である。図中、圧縮機吐出圧力ＰｄＨ１〜ＰｄＨ４は、ＰｄＨ１＜ＰｄＨ２＜ＰｄＨ３＜ＰｄＨ４の関係になっており、冷媒流量Ｇｒが制御電流値Ｉｃの他に圧縮機吐出圧力ＰｄＨにも依存して変化する。
【００５２】
これは、具体的には、制御圧通路１１４に連通路１１５により圧縮機吐出圧力ＰｄＨが導入されるとともに、制御圧通路１１４における弁体１１３の受圧面積Ａ１を、差圧連動機構１１１のプッシュロッド１１１ｅの受圧面積Ａ２よりも大きくして、弁体１１３の位置制御に圧縮機吐出圧力ＰｄＨが影響するようになっているためである。
【００５３】
容量制御弁２の制御電流値Ｉｃは、蒸発器９の実際の吹出空気温度（蒸発器温度センサ１３の検出温度）Ｔｅが空調制御のための目標蒸発器後温度ＴＥＯとなるように空調制御装置２０によって算出される。この目標蒸発器後温度ＴＥＯは、周知の如く、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯや外気温などに基づいて算出される。なお、制御電流値Ｉｃは、具体的には電流制御回路の構成上、デューティ制御によって変化させる方式とするのが通常であるが、制御電流値Ｉｃの値をデューティ制御によらず、直接、連続的（アナログ的）に変化させる方法であっても良い。
【００５４】
次に、空調制御装置２０による制御方法を、図４に基づいて説明する。ここで図４は、空調制御装置２０の制御プログラムの一例を示したフローチャートである。まず、車両のイグニッションスイッチがＯＮされて空調制御装置２０に直流電源が供給されると、予めメモリに記憶されている制御プログラム（図４のルーチン）の実行が開始される。まず、空調制御装置２０内部のマイクロコンピュータに内蔵されたデータ処理用メモリの記憶内容などの初期化を行う（ステップＳ１）。
【００５５】
次に、各種信号の入力処理として、各種データをデータ処理用メモリに読み込む。すなわち、空調コントロールパネル上の各種操作スイッチからのスイッチ信号、各種センサからのセンサ信号などを入力する（ステップＳ２）。次に、上記の入力データを、記憶している演算式に代入して、空調装置からの目標吹出温度ＴＡＯを演算し、その目標吹出温度ＴＡＯと外気温とから、目標蒸発器後温度ＴＥＯを演算する（ステップＳ３）。
【００５６】
次に、ステップＳ３で求めた目標吹出温度ＴＡＯに基づいて送風機（ブロワ）７の制御量、すなわちモータ８ｂのモータ駆動回路に与えるデューティ比を演算する（ステップＳ４）。次に、ステップＳ３で求めた目標吹出温度ＴＡＯと上記の入力データとを、メモリに記憶されている演算式に代入して、エアミックスドア１０の開度ＳＷ（％）を演算する（ステップＳ５）。
【００５７】
次に、ステップＳ３で求めた目標吹出温度ＴＡＯに基づき、車室内へ取り込む空気流の吸込モードと、車室内へ吹き出す空気流の吹出モードとを決定する（ステップＳ６）。次に、ステップＳ３で求めた目標蒸発器後温度ＴＥＯと、蒸発器温度センサ１３が検知する実際の蒸発器温度Ｔｅとが一致するように、フィードバック制御（ＰＩＤ制御）にて圧縮機１を目標吐出量とするための制御量（電流値）を決定する（ステップＳ７）。
【００５８】
具体的には、圧縮機１に付設された容量制御弁２の電磁コイル１１２ａに供給する制御電流の目標値となる電流値を、メモリに記憶されている演算式に基づいて演算する。次に、ステップＳ４で決定された送風機７の制御量を、モータ駆動回路に出力する（ステップＳ８）。次に、ステップＳ５で決定されたエアミックス開度ＳＷとなるように、サーボモータに制御信号を出力する（ステップＳ９）。
【００５９】
次に、ステップＳ６で決定された吸込モードと吹出モードとなるように、サーボモータに制御信号を出力する（ステップＳ１０）。次に、ステップＳ７で決定された制御電流値Ｉｃを、圧縮機１に付設された容量制御弁２に出力する（ステップＳ１１）。その後にステップＳ２の制御処理に戻る。なお、マニュアル設定時には、その設定値に従って図４の制御プログラムが実行される。
【００６０】
次に、本実施形態の特徴部である圧縮機１の吐出圧力Ｐｄの算出処理について、図５を用いて詳細に説明する。図５は、本実施形態における吐出圧力Ｐｄ算出までの手順を示すフローチャートである。なお、この圧縮機１の吐出圧力Ｐｄは、例えば、図示しないエンジン制御装置と空調制御装置２０との協調制御であるトルク推定に必要となる値である。
【００６１】
つまり、圧縮機１の吐出圧力Ｐｄから圧縮機１の駆動トルクを推定し、必要とするエンジン出力トルクに応じてエンジン負荷である圧縮機１の駆動トルクを制御するのに用いている。よって、上述した空調制御装置２０における基本の制御ステップの中で、ステップＳ７で圧縮機１の制御量が演算された後、その制御量を用いて演算され、ステップＳ１１で圧縮機１へ制御量を出力した後、エンジン制御装置へ圧縮機１の駆動トルクを出力している。
【００６２】
まず、ステップＳ２１（本発明で言う吸入圧力算出手段）では、図６に示すマップ（本発明で言う温度対吸入圧力特性）を用いて、蒸発器温度センサ１３が検出した蒸発器温度Ｔｅから圧縮機１の吸入圧力Ｐｓを求める。これにより、新たに圧力センサを設けることなく、圧縮機１の吸入圧力Ｐｓを推定することができる。次のステップＳ２２（本発明で言う冷媒流量算出手段の一部）では、上記した全体フローチャートのステップＳ７で演算された圧縮機１の制御電流値Ｉｃを取り込む。
【００６３】
なお、この制御電流値Ｉｃは、空調制御装置２０からの指示値であっても良いし、実際に空調制御装置２０から出力されたときに、空調制御装置２０内の検出回路で検出された検出値であっても良い。次のステップＳ２３（本発明で言う可変開始電流算出手段、冷媒流量算出手段の一部）では、図７に示すマップ（本発明で言う制御電流対冷媒流量特性）を用いて、可変開始電流値Ｉｍａｘを求める。
【００６４】
なお、このときに用いる特性線は、図３でも示したように、圧力条件で変わるため、本実施形態では放熱器３の出口側に設けた圧力センサ１４が検出する放熱器後冷媒圧力ＰＲＥと、ステップＳ２１で求めた圧縮機１の吸入圧力Ｐｓとの関係から、使う特性線を選定している。
【００６５】
そして、制御電流対冷媒流量特性は、図７に示すように、その時の圧縮機回転数Ｎｃにより、制御電流値Ｉｃを増減させて冷媒流量Ｇｒを可変できる容量可変域と、制御電流値Ｉｃを増加させても最大冷媒流量Ｇｍａｘ以上には上がらない最大容量域（不感帯）とが発生する。このため、この容量可変域と最大容量域との変曲点を、可変開始電流値Ｉｍａｘとして求めるものである。
【００６６】
次のステップＳ２４（本発明で言う冷媒流量算出手段の一部）では、ステップＳ２２で取り込んだ制御電流値ＩｃがステップＳ２３で求めた可変開始電流値Ｉｍａｘ以上であるか否か、つまりは圧縮機１の状態が容量可変域にあるのか最大容量域にあるのかを判定する。
【００６７】
この判定結果がＹＥＳであり、制御電流値Ｉｃが可変開始電流値Ｉｍａｘ以上であって圧縮機１が最大容量域にある場合にはステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５（本発明で言う最大冷媒流量算出手段、冷媒流量算出手段の一部）では、図７に示すマップを用いて、その時の圧縮機回転数Ｎｃで最大容量とした場合の最大冷媒流量Ｇｍａｘを求める。
【００６８】
また、ステップＳ２４での判定結果がＮＯであり、制御電流値Ｉｃが可変開始電流値Ｉｍａｘ未満であって圧縮機１が容量可変域にある場合にはステップＳ２６へ進む。ステップＳ２６（本発明で言う冷媒流量算出手段の一部）では、図７に示すマップを用いて、その時の制御電流値Ｉｃから冷媒流量Ｇｒを求める。
【００６９】
次のステップＳ２７（本発明で言う圧力損失算出手段）では、図８に示すマップ（本発明で言う冷媒流量対圧力損失特性）を用いて、ステップＳ２５で求めた最大冷媒流量Ｇｍａｘ、もしくはステップＳ２６で求めた冷媒流量Ｇｒより、圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを求める。
【００７０】
そして、次のステップＳ２８（本発明で言う吐出圧力算出手段）では、放熱器３の出口側に設けた圧力センサ１４で検出した放熱器後冷媒圧力ＰＲＥに、ステップＳ２７で求めた圧力損失ΔＰを加えることにより、圧縮機１が吐出する吐出圧力Ｐｄを求めて出力するものである。
【００７１】
このように、センサを増やしてコストアップすることなく、圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを推定することができ、その推定した圧力損失ΔＰを用いて圧縮機１の吐出圧力Ｐｄを推定することができる。また、容量可変状態、もしくは最大容量（１００％容量）状態での圧力損失ΔＰもしくは吐出圧力Ｐｄを正確に推定することができる。なお、図９は、圧力損失ΔＰの実測値と推定値との差を示すグラフである。実測値、推定値のいずれも誤差を含むが、この実験結果が示すように、実測値＝推定値となる理想線（太実線）に対して±０．２［ＭＰａ］以内の精度を得ることができた。
【００７２】
次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。まず、空調制御装置２０は、容量制御弁２へ出力している制御電流値Ｉｃを容量制御弁２の制御電流対冷媒流量特性に当て嵌めて冷媒流量を算出する冷媒流量算出手段Ｓ２２〜Ｓ２６と、算出した冷媒流量を冷媒流量対圧力損失特性に当て嵌めて圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを算出する圧力損失算出手段Ｓ２７とを備えている。これによれば、センサを増やしてコストアップすることなく、圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを推定することができる。
【００７３】
また、空調制御装置２０は、圧力センサ１４が検出した放熱器後冷媒圧力ＰＲＥに、圧力損失算出手段Ｓ２７が算出した圧力損失ΔＰを加えて、圧縮機１が吐出する吐出圧力Ｐｄを算出する吐出圧力算出手段Ｓ２８を備えている。これによれば、センサを増やしてコストアップすることなく、圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを推定したうえ、その推定した圧力損失Δを用いて圧縮機１の吐出圧力Ｐｄを推定することができる。
【００７４】
また、空調制御装置２０は、圧縮機１の最大容量状態と可変容量状態とが切り替わる変曲点の可変開始電流値Ｉｍａｘを算出する可変開始電流算出手段Ｓ２３と、制御電流値Ｉｃが可変開始電流値Ｉｍａｘ以上である場合、その時の最大冷媒流量Ｇｍａｘを算出して圧力損失算出手段Ｓ２７に与える最大冷媒流量算出手段Ｓ２５を備えている。これによれば、最大容量（１００％容量）状態での圧力損失ΔＰもしくは吐出圧力Ｐｄを正確に推定することができる。
【００７５】
また、冷凍サイクル中に、蒸発器９の温度Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ１３を備えるとともに、空調制御装置２０は、制御電流対冷媒流量特性の選定に用いる圧力条件ＰＲＥ／Ｐｓを求めるため、蒸発器温度センサ１３が検出した蒸発器温度Ｔｅを温度対吸入圧力特性に当て嵌めて圧縮機１の吸入圧力Ｐｓを算出する吸入圧力算出手段Ｓ２１を備えている。これによれば、新たに圧力センサを設けることなく、圧縮機１の吸入圧力Ｐｓを推定することができる。
【００７６】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の実施形態では、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いた超臨界冷凍サイクルとしているが、他の冷媒を用いても良いし、亜臨界の冷凍サイクルであっても良い。また、上述の実施形態では、圧縮機１の吸入圧力Ｐｓを蒸発器温度Ｔｅから求めているが、もちろん、圧縮機の吸入側に圧力センサを設けて、その検出値を用いるものであっても良い。
【００７７】
また、上述の実施形態では、前席用空調ユニットの冷凍サイクルに適用しているが、トランクルーム内やサイドトリム内などに設けて、車室内後席側の領域を空調する後席用空調ユニットの冷凍サイクルに適用しても良いし、空調に限らず、冷凍や冷蔵に用いる冷凍サイクルに適用しても良い。また、上述の実施形態で圧縮機１は、車両走行用のエンジン１５によって駆動されるものであるが、電動モータで駆動される電動圧縮機であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施形態における車両用冷凍サイクル装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１中に示す可変容量型圧縮機１の容量制御弁２の具体例を示す模式的断面図である。
【図３】図２の容量制御弁２における制御電流Ｉｃと冷媒流量Ｇｒとの特性を示すグラフである。
【図４】図１中の空調制御装置２０における基本の制御ステップを示すフローチャートである。
【図５】本発明における吐出圧力Ｐｄ算出までの手順を示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートのステップＳ２１で用いるマップを示すグラフである。
【図７】図５のフローチャートのステップＳ２３〜Ｓ２６での作動を説明するグラフである。
【図８】図５のフローチャートのステップＳ２７で用いるマップを示すグラフである。
【図９】圧力損失ΔＰの実測値と推定値との差を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７９】
１…圧縮機
２…容量制御弁（容量制御機構）
３…放熱器
５…膨張弁（減圧手段）
９…蒸発器
１３…蒸発器温度センサ（蒸発器温度検出手段）
１４…圧力センサ（圧力検出手段）
１５…車両走行用エンジン
２０…空調制御装置（制御手段）
Ｇｍａｘ…最大冷媒流量
Ｇｒ…冷媒流量
Ｉｃ…制御電流値
Ｉｍａｘ…可変開始電流値
Ｐｄ…吐出圧力
ＰＲＥ…放熱器後冷媒圧力
ＰＲＥ／Ｐｓ…圧力条件
Ｐｓ…吸入圧力
Ｓ２１…吸入圧力算出手段
Ｓ２２…冷媒流量算出手段
Ｓ２３…冷媒流量算出手段、可変開始電流算出手段
Ｓ２４…冷媒流量算出手段
Ｓ２５…冷媒流量算出手段、最大冷媒流量算出手段
Ｓ２６…冷媒流量算出手段
Ｓ２７…圧力損失算出手段
Ｓ２８…吐出圧力算出手段
Ｔｅ…蒸発器温度
ΔＰ…圧力損失
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両走行用エンジンなどによって駆動される冷媒流量制御式の可変容量型圧縮機を用いた車両用冷凍サイクル装置に関するものであり、空調用の冷凍サイクル装置などに用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおける放熱器の出口側で検出する圧力値を用いて、圧縮機の吐出圧力制御を安定的に行おうとするものがある。例えば、下記の特許文献１では、圧縮機に吸入される冷媒の吸入密度と圧縮機の回転数とから高圧側の冷媒流量を算出し、その冷媒流量から放熱器での圧力損失を算出し、放熱器の出口側に設けた圧力センサで検出される圧力値に算出された圧力損失を加えた圧力値を圧縮機の吐出圧力として制御するものである。
【特許文献１】特開２００６−７１１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の従来技術において、吸入側の冷媒密度を求めるには、吸入圧力と吸入温度とが必要となり、精度良く算出するには吸入側に圧力センサと温度センサとが必要となり、冷凍サイクル装置がコストアップするという問題点がある。
【０００４】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、センサを増やしてコストアップすることなく放熱器での圧力損失を推定し、圧縮機の吐出圧力を推定することのできる車両用冷凍サイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮する冷媒流量制御式可変容量型の圧縮機（１）と、圧縮機（１）の吐出冷媒を冷却する放熱器（３）と、放熱器（３）から流出する冷媒を減圧する減圧手段（５）と、減圧手段（５）によって減圧された低圧冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒が圧縮機（１）に吸入される蒸発器（９）と、圧縮機（１）に設けられ、外部からの制御信号によって圧縮機（１）の吐出容量を可変制御する容量制御機構（２）と、放熱器（３）出口側の放熱器後冷媒圧力（ＰＲＥ）を検出する圧力検出手段（１４）と、少なくとも圧力検出手段（１４）が検出した放熱器後冷媒圧力（ＰＲＥ）が入力されて容量制御機構（２）を制御する制御手段（２０）とを備えた車両用冷凍サイクル装置において、
制御手段（２０）は、容量制御機構（２）へ出力している制御電流値（Ｉｃ）を容量制御機構（２）の制御電流対冷媒流量特性に当て嵌めて冷媒流量（Ｇｒ、Ｇｍａｘ）を算出する冷媒流量算出手段（Ｓ２２〜Ｓ２６）と、算出した冷媒流量（Ｇｒ、Ｇｍａｘ）を冷媒流量対圧力損失特性に当て嵌めて圧縮機（１）から放熱器（３）の出口側までの圧力損失（ΔＰ）を算出する圧力損失算出手段（Ｓ２７）とを備えることを特徴としている。
【０００６】
この請求項１に記載の発明によれば、センサを増やしてコストアップすることなく、圧縮機（１）から放熱器（３）の出口側までの圧力損失（ΔＰ）を推定することができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の車両用冷凍サイクル装置において、制御手段（２０）は、圧力検出手段（１４）が検出した放熱器後冷媒圧力（ＰＲＥ）に、圧力損失算出手段（Ｓ２７）が算出した圧力損失（ΔＰ）を加えて、圧縮機（１）が吐出する吐出圧力（Ｐｄ）を算出する吐出圧力算出手段（Ｓ２８）を備えることを特徴としている。
【０００８】
この請求項２に記載の発明によれば、センサを増やしてコストアップすることなく、圧縮機（１）から放熱器（３）の出口側までの圧力損失（ΔＰ）を推定したうえ、その推定した圧力損失（ΔＰ）を用いて圧縮機（１）の吐出圧力（Ｐｄ）を推定することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の車両用冷凍サイクル装置において、制御手段（２０）は、圧縮機（１）の最大容量状態と可変容量状態とが切り替わる変曲点の可変開始電流値（Ｉｍａｘ）を算出する可変開始電流算出手段（Ｓ２３）と、制御電流値（Ｉｃ）が可変開始電流値（Ｉｍａｘ）以上である場合、その時の最大冷媒流量（Ｇｍａｘ）を算出して圧力損失算出手段（Ｓ２７）に与える最大冷媒流量算出手段（Ｓ２５）を備えることを特徴としている。
【００１０】
この請求項３に記載の発明によれば、最大容量（１００％容量）状態での圧力損失（ΔＰ）もしくは吐出圧力（Ｐｄ）を正確に推定することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用冷凍サイクル装置において、冷凍サイクル中に、蒸発器（９）の温度（Ｔｅ）を検出する蒸発器温度検出手段（１３）を備えるとともに、制御手段（２０）は、制御電流対冷媒流量特性の選定に用いる圧力条件（ＰＲＥ／Ｐｓ）を求めるため、蒸発器温度検出手段（１３）が検出した蒸発器温度（Ｔｅ）を温度対吸入圧力特性に当て嵌めて圧縮機（１）の吸入圧力（Ｐｓ）を算出する吸入圧力算出手段（Ｓ２１）を備えることを特徴としている。
【００１２】
車両用空調装置などの冷凍サイクルにおいては、冷却能力を制御するために蒸発器（９）の温度（Ｔｅ）を検出する蒸発器温度検出手段（１３）を備えている。そのため、この請求項４に記載の発明によれば、新たに圧力センサを設けることなく、圧縮機（１）の吸入圧力（Ｐｓ）を推定することができる。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図１〜９を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態における車両用冷凍サイクル装置の概略構成を示す模式図である。なお、本実施形態では、本発明の車両用冷凍サイクル装置を、車両用空調装置に適用したものとして説明する。
【００１４】
車両用空調装置は、大別して、空調ユニット６と、冷凍サイクル装置Ｒと、空調制御装置（本発明で言う制御手段）２０などから構成されている。空調ユニット６は、空調ケース６ａ内に後述する空調機能品を内蔵したものである。なお、本実施形態の空調ユニット６は、車室内前方のインストルメントパネル内に設けられ、車室内前席側の領域を空調する前席用空調ユニットである。
【００１５】
空調ケース６ａは、空調風を車室内に導く空気通路を形成しており、この空気通路の最上流部には内気導入口および外気導入口を有する図示しない内外気切替箱を備えている。この内外気切替箱内には、図示しない内外気切替ドアが回転自在に配置されている。この内外気切替ドアは、図示しないサーボモータなどによって駆動されるものであり、内気導入口より内気（車室内空気）を導入する内気モードと、外気導入口より外気（車室外空気）を導入する外気モードとを切り替えることができる。
【００１６】
この内外気切替箱の下流側には、車室内へ向かう空気流れを発生させる送風機７が配置されている。送風機７は、遠心多翼式などの送風ファン８ａを、モータ８ｂによって駆動するように構成されている。なお、本実施形態では、モータ８ｂとして電流制御可能な３相のブラシレスモータを使用しており、空調制御装置２０からのデューティ信号に応じて、モータ８ｂに与えるパルス幅を可変制御する図示しないモータ駆動回路を有している。
【００１７】
そして、モータ８ｂは、このモータ駆動回路を介して供給される制御電流に基づいて制御され、送風ファン８ａの回転速度、つまりは送風量が制御される。なお、ブラシレスモータに代えて、通常の制御回路付きの直流モータでも使用可能である。送風機７の下流側には、空気通路内を流れる空気を冷却する蒸発器９が配置されている。この蒸発器９は、送風機７による送風空気を冷却する冷房用熱交換器である。
【００１８】
なお、蒸発器９から流出する空気温度は、蒸発器後温度センサ（本発明で言う蒸発器温度検出手段）１３によって検出され、空調制御装置２０へ入力されるようになっている。なお、蒸発器温度センサ１３の代わりに、例えば図示しないフィンサーミスタなどで、蒸発器９の温度を直接検知するものであっても良い。
【００１９】
蒸発器９の下流側には、蒸発器９によって冷却された空気を加熱するヒータコア１１が配置されている。このヒータコア１１は、車両に搭載された走行用のエンジン１５の冷却水を熱源として、蒸発器９を通過した後の空気を加熱する暖房用熱交換器である。なお、エンジン１５の冷却水の温度は、水温センサ１６によって検出され、空調制御装置２０へ入力されるようになっている。
【００２０】
ヒータコア１１の側方（本実施形態では上方）には、ヒータコア１１を迂回した冷風が流れるバイパス通路が形成されている。そして、蒸発器９とヒータコア１１との間には、エアミックスドア１０が回転自在に配置されている。このエアミックスドア１０は、図示しないサーボモータなどによって駆動され、その回転位置による開度が連続的に調節可能に構成されている。
【００２１】
このエアミックスドア１０の開度を調整することにより、ヒータコア１１を通って加熱される空気量（温風量）と、バイパス通路を通過してヒータコア１１を迂回する空気量（冷風量）とを調節することができる。このようにして車室内に吹き出す空気の吹出温度を調整する。
【００２２】
また、空調ケース６ａ内の空気通路の最下流部には、図示しないが、車両の前面ガラスの内面側に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口、前席乗員の頭胸部に向けて空調風吹き出すフェイス吹出口、および前席乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口などが設けられている。
【００２３】
次に、冷凍サイクル装置Ｒは、空調ケース６ａ内に収納された蒸発器９内を流れて、送風空気から吸熱して冷却する冷媒が流動するものである。なお、本冷凍サイクルでは、冷媒として高圧圧力が臨界圧力以上（超臨界状態）となる二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いている。従って、本冷凍サイクルは超臨界冷凍サイクルを構成している。空調制御装置２０は、蒸発器９へ冷媒を循環させる圧縮機１の駆動出力を制御するものであり、その制御値を可変することにより能力制御するものである。なお、これについては後で詳述する。
【００２４】
冷凍サイクル装置Ｒは、圧縮機１の吐出側から、放熱器３、内部熱交換器２１、および減圧手段である膨張弁５を介して蒸発器９に冷媒が供給され、蒸発器９を流出した冷媒は、アキュムレータ４、および内部熱交換器２１を介して圧縮機１に戻って循環するよう構成されて冷凍サイクルが形成されている。
【００２５】
本実施形態の圧縮機１は、車両に搭載された走行用のエンジン１５から駆動力を得て冷媒を吸入圧縮するものであり、駆動力を断続するクラッチ手段を成す電磁クラッチ１ａを介して駆動力を得ている。この圧縮機１は、空調制御装置２０からの制御信号によってその吐出容量が可変制御される冷媒流量制御式の可変容量型圧縮機となっており、電磁式の容量制御弁（本発明で言う容量制御機構）２を備えている。
【００２６】
圧縮機１の吐出側には、放熱器３が設けられている。この放熱器３は、圧縮機１から吐出されて高温高圧の超臨界状態にあるガス冷媒と、外気（車室外空気）との間で熱交換して冷媒を冷却する。放熱器３には、図示しない電動式の冷却ファンによって外気が送風される。また、放熱器３の出口側には、放熱器後の冷媒圧力ＰＲＥを検出する圧力センサ（本発明で言う圧力検知手段）１４が設けられており、空調制御装置２０へ入力されるようになっている。
【００２７】
放熱器３を通過した冷媒は、次に内部熱交換器２１を通過する。この内部熱交換器２１は、放熱器３の出口側に設けられた高圧側流路２１ａと、アキュムレータ４の出口側に設けられた低圧側流路２１ｂとを有している。そして、内部熱交換器２１は、放熱器３出口側の高温冷媒とアキュムレータ４から流出する低温冷媒（圧縮機吸入冷媒）とを熱交換し、蒸発器９に流入する冷媒のエンタルピを減少させる。
【００２８】
そして、蒸発器９の冷媒入口、出口間における冷媒のエンタルピ差（冷凍能力）を増大させるとともに、圧縮機１に液冷媒が吸入されることを防止する。このように内部熱交換器２１を設置すると、蒸発器９の冷媒入口、出口間の冷媒のエンタルピ差（冷凍能力）を増大でき、冷凍サイクルのＣＯＰ（成績係数）を向上させることができる。なお、内部熱交換器２１を構成していない冷凍サイクルであっても良い。
【００２９】
内部熱交換器２１の高圧側流路２１ａから流出した高圧冷媒は、次に電気式の膨張弁５にて低圧に減圧され、低温低圧の気液二相状態となる。膨張弁５は、高圧の冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、冷凍サイクル中の高圧圧力が目標高圧となるように、電気的に開度が制御される圧力制御弁としての役割を果たす。
【００３０】
膨張弁５で減圧された低圧冷媒は、蒸発器９において送風空気から吸熱して蒸発させられる。蒸発器９において蒸発した後のガス冷媒は、アキュムレータ４と内部熱交換器２１の低圧側流路２１ｂとを通過する。アキュムレータ４は、蒸発器９の出口冷媒の液冷媒とガス冷媒とを分離して、サイクル内の余剰冷媒を液冷媒で蓄える気液分離手段であり、分離したガス冷媒を圧縮機１の吸入側に向けて導出する。また、内部熱交換器２１については上記したとおりである。
【００３１】
そして、内部熱交換器２１の低圧側流路２１ｂを流出した冷媒は、再度圧縮機１に吸入されて上記した循環を繰り返す。次に、車両用空調装置の制御手段である空調制御装置２０について説明する。空調制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータと、その周辺回路とから構成され、ＲＯＭ内に書き込まれている空調制御のための制御プログラムに基づいて各種演算や処理を行う電気制御部である。
【００３２】
空調制御装置２０には、前述した蒸発器温度センサ１３、圧力センサ１４、および水温センサ１６の他に、車室外の外気温度を検出する外気温センサ１７、車室内温度を検出する内気温センサ１８、および車室内に射し込む日射量を検出する日射センサ１９などからの各種センサ検出信号が入力される。また、図示しない空調コントロールパネルからの操作信号も入力される。空調コントロールパネルは、車室内前方のインストルメントパネルに配置され、乗員によって操作される複数のスイッチを有している。
【００３３】
この複数のスイッチは、車室内の所望温度を設定する温度設定スイッチ、内気モードと外気モードとをマニュアル設定する吸込モードスイッチ、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、フットデフロスタモード、およびデフロスタモードをマニュアル設定する吹出モードスイッチ、送風機７の風量切り替えをマニュアル設定する風量設定スイッチ、空調自動制御の指令を出すオートスイッチ、および圧縮機１の作動状態と停止状態とを切り替えるエアコンスイッチなどである。
【００３４】
空調制御装置２０には、圧縮機１の電磁クラッチ１ａ、容量制御弁２、放熱器３の冷却ファン、膨張弁５、送風機７のモータ８ｂ、および各機器の電気駆動手段を成すサーボモータなどが接続され、これらの機器の作動が空調制御装置２０からの出力信号によって制御される。
【００３５】
次に、圧縮機１と容量制御弁２について具体的に述べる。本実施形態の圧縮機１は、斜板式の可変容量型圧縮機として公知のものであり、電磁式の容量制御弁２に加える制御電流値を変化させることにより、斜板室の制御圧力Ｐｃを変化させる。これにより、斜板の傾斜角度の変化→ピストンストロークの変化→容量の変化を行うようになっている。ここで容量は、冷媒の吸入圧縮を行う作動空間の幾何学的な容積である。
【００３６】
また、斜板式可変容量型の圧縮機１においては、制御圧力Ｐｃの調整により吐出容量を最小状態（略０％）から最大状態（１００％）の範囲で連続的に変化させることができるように構成されている。そして、容量制御弁２の制御電流値により、目標吐出冷媒流量を設定し、実際の吐出冷媒流量がこの目標吐出冷媒流量となるように斜板室の制御圧力Ｐｃを変化させ、これにより吐出容量を変化させる、いわゆる冷媒流量制御式の可変容量型圧縮機となっている。
【００３７】
このような冷媒流量制御式の可変容量型圧縮機は、特開２００１−１０７８５４号公報や特開２００１−１７３５５６号公報などにより公知である。そこで、この冷媒流量制御式の可変容量型圧縮機の概要を図２により説明する。図２は、斜板式可変容量型の圧縮機１の吐出側流路部分と、斜板室１０３の制御圧力Ｐｃを制御する容量制御弁２の部分を示す概略図である。圧縮機１の吐出室１００は、図示しない複数のピストン作動室（シリンダ）から吐出される冷媒を集合する部分である。
【００３８】
この吐出室１００の出口側流路１０１に絞り部１０２を設けて、圧縮機１の吐出冷媒がこの絞り部１０２を通過することにより、この絞り部１０２の前後間に所定の差圧ΔＰｒが発生するようにしてある。ここで、差圧ΔＰｒ＝ＰｄＨ−ＰｄＬである。ＰｄＨは絞り部１０２の上流部の冷媒圧力であり、ＰｄＬは絞り部１０２の下流部の冷媒圧力である。差圧ΔＰｒは、圧縮機１の吐出冷媒流量と比例関係にあるから、差圧ΔＰｒを制御することにより圧縮機１の吐出冷媒流量を制御できることになる。
【００３９】
一方、容量制御弁２は、差圧ΔＰｒに応じた力Ｆ１を発生する差圧連動機構１１１と、この差圧連動機構１１１の力Ｆ１に対抗する電磁力Ｆ２を発生する電磁機構１１２とを備えている。基本的には、この差圧ΔＰｒに応じた力Ｆ１と電磁力Ｆ２との釣り合いにより、弁体１１３の位置（図２の左右方向位置）を変化させるようになっている。但し、図２の図示例では、後述の構成により、絞り部１０２の上流部の冷媒圧力ＰｄＨ（圧縮機吐出圧）にも依存して、弁体１１３の位置を変化させるようになっている。
【００４０】
差圧連動機構１１１は、ケース１１１ａ内に弁体１１３の移動方向（図２の左右方向）に弾性的に伸縮可能なベローズ１１１ｂを収容し、ベローズ１１１ｂの内部に絞り部１０２の上流部の冷媒圧力ＰｄＨを導入する。一方、ケース１１１ａ内には絞り部１０２の下流部の冷媒圧力ＰｄＬを導入する。
【００４１】
図２におけるベローズ１１１ｂの右端部には、ケース１１１ａに固定される固定端を構成し、ベローズ１１１ｂの左端部が弾性的な伸縮作用により、図２の左右方向に変位する可動端１１１ｃを構成する。また、ベローズ１１１ｂの内部には、ベローズ１１１ｂを伸長方向（図２の左側方向）に押圧するばね１１１ｄが設けられている。
【００４２】
ベローズ１１１ｂの可動端１１１ｃには、プッシュロッド１１１ｅが一体に連結されている。このプッシュロッド１１１ｅは、ケース１１１ａの嵌合穴１１１ｆに対して摺り動き可能で、かつ、図示しないシール機構により気密に嵌合されてケース１１１ａの外部へ突出している。
【００４３】
一方、電磁機構１１２は、電磁コイル１１２ａを有し、この電磁コイル１１２ａの内周部にプランジャ１１２ｂが、その軸方向（図２の左右方向）に変位可能に配置されている。プランジャ１１２ｂの端部には、可動鉄心１１２ｃが一体に構成され、この可動鉄心１１２ｃに固定鉄心１１２ｄが対向配置されている。そして、この可動鉄心１１２ｃと固定鉄心１１２ｄとの間に、電磁コイル１１２ａに供給される制御電流値Ｉｃに応じた電磁力（吸引力）Ｆ２を発生するようになっている。
【００４４】
また、可動鉄心１１２ｃと固定鉄心１１２ｄとの間には、電磁力Ｆ２と逆方向のばね力を発生するばね１１２ｅが配置されている。プランジャ１１２ｂのうち、可動鉄心１１２ｃと反対側の端部（図２の右端部）に上記した弁体１１３が一体に形成されている。さらに弁体１１３は、弁体１１３よりも充分に小径の連結軸部１１３ａを介して、プッシュロッド１１１ｅに一体に連結されている。従って、プランジャ１１２ｂと弁体１１３とプッシュロッド１１１ｅとは一体物を構成し、プランジャ１１２ｂの軸方向（図２の左右方向）で一体に変位する。
【００４５】
弁体１１３は制御圧通路１１４に配置され、制御圧通路１１４の通路面積を増減する。この制御圧通路１１４の一端部は、連通路１１５を介して圧縮機１の吐出室１００に連通しているので、制御圧通路１１４の一端部には絞り部１０２の上流部の冷媒圧力ＰｄＨが導入される。一方、制御圧通路１１４の他端部は、連通路１１６を介して圧縮機１の斜板室１０３に連通している。
【００４６】
そして、斜板室１０３は、絞り１０４を有する連通路１０５を介して、圧縮機１の吸入室１０６に連通する。弁体１１３は、図２の右方向に変位すると制御圧通路１１４の通路面積を減少し、図２の左方向に変位すると制御圧通路１１４の通路面積を増加させる。従って電磁力Ｆ２は、弁体１１３を図２の右方向に変位させる閉弁方向の力となる。逆に、差圧ΔＰｒに応じた力Ｆ１は、弁体１１３を図２の左方向に変位させる開弁方向の力となる。
【００４７】
制御圧通路１１４の通路面積が減少すると、圧縮機１の吐出室１００から連通路１１５→制御圧通路１１４→連通路１１６を経て斜板室１０３に流入する吐出冷媒量が減少して、斜板室１０３の圧力、すなわち、制御圧力Ｐｃが低下する。逆に制御圧通路１１４の通路面積が増加すると、斜板室１０３に流入する吐出冷媒量が増加して、斜板室１０３の制御圧力Ｐｃが上昇する。
【００４８】
なお、斜板式可変容量型圧縮機においては周知のように、制御圧力Ｐｃの低下→斜板の傾斜角度の増加→ピストンストロークの増加→吐出容量の増加となる。逆に、制御圧力Ｐｃの上昇→斜板の傾斜角度の減少→ピストンストロークの減少→吐出容量の減少となるよう、吐出容量の容量制御機構が構成されている。
【００４９】
ところで、電磁力Ｆ２は、差圧ΔＰｒに応じた力Ｆ１に対抗する力であるから、電磁力Ｆ２を増減することにより目標差圧を決定することとなる。このため、現実の差圧ΔＰｒが、この電磁力Ｆ２により決定される目標差圧となるように、斜板室１０３の制御圧力Ｐｃが制御され、吐出容量が変化することとなる。
【００５０】
さらに、差圧ΔＰｒと吐出冷媒流量とは前述のように比例関係にあるから、目標差圧を決定することは目標吐出冷媒流量を決定することとなる。そして、電磁力Ｆ２は、電磁コイル１１２ａに供給される制御電流値Ｉｃに応じて決定されるから、制御電流値Ｉｃの増加に応じて目標差圧および目標吐出冷媒流量が増加する関係となる。
【００５１】
図３は、このような流量制御特性を持つ斜板式可変容量型圧縮機を用いた場合の制御電流値Ｉｃと、サイクル内を循環する冷媒流量Ｇｒとの関係を示す特性（本発明で言う制御電流対冷媒流量特性）の図である。図中、圧縮機吐出圧力ＰｄＨ１〜ＰｄＨ４は、ＰｄＨ１＜ＰｄＨ２＜ＰｄＨ３＜ＰｄＨ４の関係になっており、冷媒流量Ｇｒが制御電流値Ｉｃの他に圧縮機吐出圧力ＰｄＨにも依存して変化する。
【００５２】
これは、具体的には、制御圧通路１１４に連通路１１５により圧縮機吐出圧力ＰｄＨが導入されるとともに、制御圧通路１１４における弁体１１３の受圧面積Ａ１を、差圧連動機構１１１のプッシュロッド１１１ｅの受圧面積Ａ２よりも大きくして、弁体１１３の位置制御に圧縮機吐出圧力ＰｄＨが影響するようになっているためである。
【００５３】
容量制御弁２の制御電流値Ｉｃは、蒸発器９の実際の吹出空気温度（蒸発器温度センサ１３の検出温度）Ｔｅが空調制御のための目標蒸発器後温度ＴＥＯとなるように空調制御装置２０によって算出される。この目標蒸発器後温度ＴＥＯは、周知の如く、車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯや外気温などに基づいて算出される。なお、制御電流値Ｉｃは、具体的には電流制御回路の構成上、デューティ制御によって変化させる方式とするのが通常であるが、制御電流値Ｉｃの値をデューティ制御によらず、直接、連続的（アナログ的）に変化させる方法であっても良い。
【００５４】
次に、空調制御装置２０による制御方法を、図４に基づいて説明する。ここで図４は、空調制御装置２０の制御プログラムの一例を示したフローチャートである。まず、車両のイグニッションスイッチがＯＮされて空調制御装置２０に直流電源が供給されると、予めメモリに記憶されている制御プログラム（図４のルーチン）の実行が開始される。まず、空調制御装置２０内部のマイクロコンピュータに内蔵されたデータ処理用メモリの記憶内容などの初期化を行う（ステップＳ１）。
【００５５】
次に、各種信号の入力処理として、各種データをデータ処理用メモリに読み込む。すなわち、空調コントロールパネル上の各種操作スイッチからのスイッチ信号、各種センサからのセンサ信号などを入力する（ステップＳ２）。次に、上記の入力データを、記憶している演算式に代入して、空調装置からの目標吹出温度ＴＡＯを演算し、その目標吹出温度ＴＡＯと外気温とから、目標蒸発器後温度ＴＥＯを演算する（ステップＳ３）。
【００５６】
次に、ステップＳ３で求めた目標吹出温度ＴＡＯに基づいて送風機（ブロワ）７の制御量、すなわちモータ８ｂのモータ駆動回路に与えるデューティ比を演算する（ステップＳ４）。次に、ステップＳ３で求めた目標吹出温度ＴＡＯと上記の入力データとを、メモリに記憶されている演算式に代入して、エアミックスドア１０の開度ＳＷ（％）を演算する（ステップＳ５）。
【００５７】
次に、ステップＳ３で求めた目標吹出温度ＴＡＯに基づき、車室内へ取り込む空気流の吸込モードと、車室内へ吹き出す空気流の吹出モードとを決定する（ステップＳ６）。次に、ステップＳ３で求めた目標蒸発器後温度ＴＥＯと、蒸発器温度センサ１３が検知する実際の蒸発器温度Ｔｅとが一致するように、フィードバック制御（ＰＩＤ制御）にて圧縮機１を目標吐出量とするための制御量（電流値）を決定する（ステップＳ７）。
【００５８】
具体的には、圧縮機１に付設された容量制御弁２の電磁コイル１１２ａに供給する制御電流の目標値となる電流値を、メモリに記憶されている演算式に基づいて演算する。次に、ステップＳ４で決定された送風機７の制御量を、モータ駆動回路に出力する（ステップＳ８）。次に、ステップＳ５で決定されたエアミックス開度ＳＷとなるように、サーボモータに制御信号を出力する（ステップＳ９）。
【００５９】
次に、ステップＳ６で決定された吸込モードと吹出モードとなるように、サーボモータに制御信号を出力する（ステップＳ１０）。次に、ステップＳ７で決定された制御電流値Ｉｃを、圧縮機１に付設された容量制御弁２に出力する（ステップＳ１１）。その後にステップＳ２の制御処理に戻る。なお、マニュアル設定時には、その設定値に従って図４の制御プログラムが実行される。
【００６０】
次に、本実施形態の特徴部である圧縮機１の吐出圧力Ｐｄの算出処理について、図５を用いて詳細に説明する。図５は、本実施形態における吐出圧力Ｐｄ算出までの手順を示すフローチャートである。なお、この圧縮機１の吐出圧力Ｐｄは、例えば、図示しないエンジン制御装置と空調制御装置２０との協調制御であるトルク推定に必要となる値である。
【００６１】
つまり、圧縮機１の吐出圧力Ｐｄから圧縮機１の駆動トルクを推定し、必要とするエンジン出力トルクに応じてエンジン負荷である圧縮機１の駆動トルクを制御するのに用いている。よって、上述した空調制御装置２０における基本の制御ステップの中で、ステップＳ７で圧縮機１の制御量が演算された後、その制御量を用いて演算され、ステップＳ１１で圧縮機１へ制御量を出力した後、エンジン制御装置へ圧縮機１の駆動トルクを出力している。
【００６２】
まず、ステップＳ２１（本発明で言う吸入圧力算出手段）では、図６に示すマップ（本発明で言う温度対吸入圧力特性）を用いて、蒸発器温度センサ１３が検出した蒸発器温度Ｔｅから圧縮機１の吸入圧力Ｐｓを求める。これにより、新たに圧力センサを設けることなく、圧縮機１の吸入圧力Ｐｓを推定することができる。次のステップＳ２２（本発明で言う冷媒流量算出手段の一部）では、上記した全体フローチャートのステップＳ７で演算された圧縮機１の制御電流値Ｉｃを取り込む。
【００６３】
なお、この制御電流値Ｉｃは、空調制御装置２０からの指示値であっても良いし、実際に空調制御装置２０から出力されたときに、空調制御装置２０内の検出回路で検出された検出値であっても良い。次のステップＳ２３（本発明で言う可変開始電流算出手段、冷媒流量算出手段の一部）では、図７に示すマップ（本発明で言う制御電流対冷媒流量特性）を用いて、可変開始電流値Ｉｍａｘを求める。
【００６４】
なお、このときに用いる特性線は、図３でも示したように、圧力条件で変わるため、本実施形態では放熱器３の出口側に設けた圧力センサ１４が検出する放熱器後冷媒圧力ＰＲＥと、ステップＳ２１で求めた圧縮機１の吸入圧力Ｐｓとの関係から、使う特性線を選定している。
【００６５】
そして、制御電流対冷媒流量特性は、図７に示すように、その時の圧縮機回転数Ｎｃにより、制御電流値Ｉｃを増減させて冷媒流量Ｇｒを可変できる容量可変域と、制御電流値Ｉｃを増加させても最大冷媒流量Ｇｍａｘ以上には上がらない最大容量域（不感帯）とが発生する。このため、この容量可変域と最大容量域との変曲点を、可変開始電流値Ｉｍａｘとして求めるものである。
【００６６】
次のステップＳ２４（本発明で言う冷媒流量算出手段の一部）では、ステップＳ２２で取り込んだ制御電流値ＩｃがステップＳ２３で求めた可変開始電流値Ｉｍａｘ以上であるか否か、つまりは圧縮機１の状態が容量可変域にあるのか最大容量域にあるのかを判定する。
【００６７】
この判定結果がＹＥＳであり、制御電流値Ｉｃが可変開始電流値Ｉｍａｘ以上であって圧縮機１が最大容量域にある場合にはステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５（本発明で言う最大冷媒流量算出手段、冷媒流量算出手段の一部）では、図７に示すマップを用いて、その時の圧縮機回転数Ｎｃで最大容量とした場合の最大冷媒流量Ｇｍａｘを求める。
【００６８】
また、ステップＳ２４での判定結果がＮＯであり、制御電流値Ｉｃが可変開始電流値Ｉｍａｘ未満であって圧縮機１が容量可変域にある場合にはステップＳ２６へ進む。ステップＳ２６（本発明で言う冷媒流量算出手段の一部）では、図７に示すマップを用いて、その時の制御電流値Ｉｃから冷媒流量Ｇｒを求める。
【００６９】
次のステップＳ２７（本発明で言う圧力損失算出手段）では、図８に示すマップ（本発明で言う冷媒流量対圧力損失特性）を用いて、ステップＳ２５で求めた最大冷媒流量Ｇｍａｘ、もしくはステップＳ２６で求めた冷媒流量Ｇｒより、圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを求める。
【００７０】
そして、次のステップＳ２８（本発明で言う吐出圧力算出手段）では、放熱器３の出口側に設けた圧力センサ１４で検出した放熱器後冷媒圧力ＰＲＥに、ステップＳ２７で求めた圧力損失ΔＰを加えることにより、圧縮機１が吐出する吐出圧力Ｐｄを求めて出力するものである。
【００７１】
このように、センサを増やしてコストアップすることなく、圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを推定することができ、その推定した圧力損失ΔＰを用いて圧縮機１の吐出圧力Ｐｄを推定することができる。また、容量可変状態、もしくは最大容量（１００％容量）状態での圧力損失ΔＰもしくは吐出圧力Ｐｄを正確に推定することができる。なお、図９は、圧力損失ΔＰの実測値と推定値との差を示すグラフである。実測値、推定値のいずれも誤差を含むが、この実験結果が示すように、実測値＝推定値となる理想線（太実線）に対して±０．２［ＭＰａ］以内の精度を得ることができた。
【００７２】
次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。まず、空調制御装置２０は、容量制御弁２へ出力している制御電流値Ｉｃを容量制御弁２の制御電流対冷媒流量特性に当て嵌めて冷媒流量を算出する冷媒流量算出手段Ｓ２２〜Ｓ２６と、算出した冷媒流量を冷媒流量対圧力損失特性に当て嵌めて圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを算出する圧力損失算出手段Ｓ２７とを備えている。これによれば、センサを増やしてコストアップすることなく、圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを推定することができる。
【００７３】
また、空調制御装置２０は、圧力センサ１４が検出した放熱器後冷媒圧力ＰＲＥに、圧力損失算出手段Ｓ２７が算出した圧力損失ΔＰを加えて、圧縮機１が吐出する吐出圧力Ｐｄを算出する吐出圧力算出手段Ｓ２８を備えている。これによれば、センサを増やしてコストアップすることなく、圧縮機１から放熱器３の出口側までの圧力損失ΔＰを推定したうえ、その推定した圧力損失Δを用いて圧縮機１の吐出圧力Ｐｄを推定することができる。
【００７４】
また、空調制御装置２０は、圧縮機１の最大容量状態と可変容量状態とが切り替わる変曲点の可変開始電流値Ｉｍａｘを算出する可変開始電流算出手段Ｓ２３と、制御電流値Ｉｃが可変開始電流値Ｉｍａｘ以上である場合、その時の最大冷媒流量Ｇｍａｘを算出して圧力損失算出手段Ｓ２７に与える最大冷媒流量算出手段Ｓ２５を備えている。これによれば、最大容量（１００％容量）状態での圧力損失ΔＰもしくは吐出圧力Ｐｄを正確に推定することができる。
【００７５】
また、冷凍サイクル中に、蒸発器９の温度Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ１３を備えるとともに、空調制御装置２０は、制御電流対冷媒流量特性の選定に用いる圧力条件ＰＲＥ／Ｐｓを求めるため、蒸発器温度センサ１３が検出した蒸発器温度Ｔｅを温度対吸入圧力特性に当て嵌めて圧縮機１の吸入圧力Ｐｓを算出する吸入圧力算出手段Ｓ２１を備えている。これによれば、新たに圧力センサを設けることなく、圧縮機１の吸入圧力Ｐｓを推定することができる。
【００７６】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の実施形態では、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いた超臨界冷凍サイクルとしているが、他の冷媒を用いても良いし、亜臨界の冷凍サイクルであっても良い。また、上述の実施形態では、圧縮機１の吸入圧力Ｐｓを蒸発器温度Ｔｅから求めているが、もちろん、圧縮機の吸入側に圧力センサを設けて、その検出値を用いるものであっても良い。
【００７７】
また、上述の実施形態では、前席用空調ユニットの冷凍サイクルに適用しているが、トランクルーム内やサイドトリム内などに設けて、車室内後席側の領域を空調する後席用空調ユニットの冷凍サイクルに適用しても良いし、空調に限らず、冷凍や冷蔵に用いる冷凍サイクルに適用しても良い。また、上述の実施形態で圧縮機１は、車両走行用のエンジン１５によって駆動されるものであるが、電動モータで駆動される電動圧縮機であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施形態における車両用冷凍サイクル装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１中に示す可変容量型圧縮機１の容量制御弁２の具体例を示す模式的断面図である。
【図３】図２の容量制御弁２における制御電流Ｉｃと冷媒流量Ｇｒとの特性を示すグラフである。
【図４】図１中の空調制御装置２０における基本の制御ステップを示すフローチャートである。
【図５】本発明における吐出圧力Ｐｄ算出までの手順を示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートのステップＳ２１で用いるマップを示すグラフである。
【図７】図５のフローチャートのステップＳ２３〜Ｓ２６での作動を説明するグラフである。
【図８】図５のフローチャートのステップＳ２７で用いるマップを示すグラフである。
【図９】圧力損失ΔＰの実測値と推定値との差を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７９】
１…圧縮機
２…容量制御弁（容量制御機構）
３…放熱器
５…膨張弁（減圧手段）
９…蒸発器
１３…蒸発器温度センサ（蒸発器温度検出手段）
１４…圧力センサ（圧力検出手段）
１５…車両走行用エンジン
２０…空調制御装置（制御手段）
Ｇｍａｘ…最大冷媒流量
Ｇｒ…冷媒流量
Ｉｃ…制御電流値
Ｉｍａｘ…可変開始電流値
Ｐｄ…吐出圧力
ＰＲＥ…放熱器後冷媒圧力
ＰＲＥ／Ｐｓ…圧力条件
Ｐｓ…吸入圧力
Ｓ２１…吸入圧力算出手段
Ｓ２２…冷媒流量算出手段
Ｓ２３…冷媒流量算出手段、可変開始電流算出手段
Ｓ２４…冷媒流量算出手段
Ｓ２５…冷媒流量算出手段、最大冷媒流量算出手段
Ｓ２６…冷媒流量算出手段
Ｓ２７…圧力損失算出手段
Ｓ２８…吐出圧力算出手段
Ｔｅ…蒸発器温度
ΔＰ…圧力損失
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する冷媒流量制御式可変容量型の圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）の吐出冷媒を冷却する放熱器（３）と、
前記放熱器（３）から流出する冷媒を減圧する減圧手段（５）と、
前記減圧手段（５）によって減圧された低圧冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒が前記圧縮機（１）に吸入される蒸発器（９）と、
前記圧縮機（１）に設けられ、外部からの制御信号によって前記圧縮機（１）の吐出容量を可変制御する容量制御機構（２）と、
前記放熱器（３）出口側の放熱器後冷媒圧力（ＰＲＥ）を検出する圧力検出手段（１４）と、
少なくとも前記圧力検出手段（１４）が検出した前記放熱器後冷媒圧力（ＰＲＥ）が入力されて前記容量制御機構（２）を制御する制御手段（２０）とを備えた車両用冷凍サイクル装置において、
前記制御手段（２０）は、前記容量制御機構（２）へ出力している制御電流値（Ｉｃ）を前記容量制御機構（２）の制御電流対冷媒流量特性に当て嵌めて冷媒流量（Ｇｒ、Ｇｍａｘ）を算出する冷媒流量算出手段（Ｓ２２〜Ｓ２６）と、
算出した前記冷媒流量（Ｇｒ、Ｇｍａｘ）を冷媒流量対圧力損失特性に当て嵌めて前記圧縮機（１）から前記放熱器（３）の出口側までの圧力損失（ΔＰ）を算出する圧力損失算出手段（Ｓ２７）とを備えることを特徴とする車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御手段（２０）は、前記圧力検出手段（１４）が検出した前記放熱器後冷媒圧力（ＰＲＥ）に、前記圧力損失算出手段（Ｓ２７）が算出した前記圧力損失（ΔＰ）を加えて、前記圧縮機（１）が吐出する吐出圧力（Ｐｄ）を算出する吐出圧力算出手段（Ｓ２８）を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制御手段（２０）は、前記圧縮機（１）の最大容量状態と可変容量状態とが切り替わる変曲点の可変開始電流値（Ｉｍａｘ）を算出する可変開始電流算出手段（Ｓ２３）と、
前記制御電流値（Ｉｃ）が前記可変開始電流値（Ｉｍａｘ）以上である場合、その時の最大冷媒流量（Ｇｍａｘ）を算出して前記圧力損失算出手段（Ｓ２７）に与える最大冷媒流量算出手段（Ｓ２５）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項４】
冷凍サイクル中に、前記蒸発器（９）の温度（Ｔｅ）を検出する蒸発器温度検出手段（１３）を備えるとともに、
前記制御手段（２０）は、前記制御電流対冷媒流量特性の選定に用いる圧力条件（ＰＲＥ／Ｐｓ）を求めるため、前記蒸発器温度検出手段（１３）が検出した前記蒸発器温度（Ｔｅ）を温度対吸入圧力特性に当て嵌めて前記圧縮機（１）の吸入圧力（Ｐｓ）を算出する吸入圧力算出手段（Ｓ２１）を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項１】
冷媒を圧縮する冷媒流量制御式可変容量型の圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）の吐出冷媒を冷却する放熱器（３）と、
前記放熱器（３）から流出する冷媒を減圧する減圧手段（５）と、
前記減圧手段（５）によって減圧された低圧冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒が前記圧縮機（１）に吸入される蒸発器（９）と、
前記圧縮機（１）に設けられ、外部からの制御信号によって前記圧縮機（１）の吐出容量を可変制御する容量制御機構（２）と、
前記放熱器（３）出口側の放熱器後冷媒圧力（ＰＲＥ）を検出する圧力検出手段（１４）と、
少なくとも前記圧力検出手段（１４）が検出した前記放熱器後冷媒圧力（ＰＲＥ）が入力されて前記容量制御機構（２）を制御する制御手段（２０）とを備えた車両用冷凍サイクル装置において、
前記制御手段（２０）は、前記容量制御機構（２）へ出力している制御電流値（Ｉｃ）を前記容量制御機構（２）の制御電流対冷媒流量特性に当て嵌めて冷媒流量（Ｇｒ、Ｇｍａｘ）を算出する冷媒流量算出手段（Ｓ２２〜Ｓ２６）と、
算出した前記冷媒流量（Ｇｒ、Ｇｍａｘ）を冷媒流量対圧力損失特性に当て嵌めて前記圧縮機（１）から前記放熱器（３）の出口側までの圧力損失（ΔＰ）を算出する圧力損失算出手段（Ｓ２７）とを備えることを特徴とする車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御手段（２０）は、前記圧力検出手段（１４）が検出した前記放熱器後冷媒圧力（ＰＲＥ）に、前記圧力損失算出手段（Ｓ２７）が算出した前記圧力損失（ΔＰ）を加えて、前記圧縮機（１）が吐出する吐出圧力（Ｐｄ）を算出する吐出圧力算出手段（Ｓ２８）を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記制御手段（２０）は、前記圧縮機（１）の最大容量状態と可変容量状態とが切り替わる変曲点の可変開始電流値（Ｉｍａｘ）を算出する可変開始電流算出手段（Ｓ２３）と、
前記制御電流値（Ｉｃ）が前記可変開始電流値（Ｉｍａｘ）以上である場合、その時の最大冷媒流量（Ｇｍａｘ）を算出して前記圧力損失算出手段（Ｓ２７）に与える最大冷媒流量算出手段（Ｓ２５）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項４】
冷凍サイクル中に、前記蒸発器（９）の温度（Ｔｅ）を検出する蒸発器温度検出手段（１３）を備えるとともに、
前記制御手段（２０）は、前記制御電流対冷媒流量特性の選定に用いる圧力条件（ＰＲＥ／Ｐｓ）を求めるため、前記蒸発器温度検出手段（１３）が検出した前記蒸発器温度（Ｔｅ）を温度対吸入圧力特性に当て嵌めて前記圧縮機（１）の吸入圧力（Ｐｓ）を算出する吸入圧力算出手段（Ｓ２１）を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１２６１３８（Ｐ２０１０−１２６１３８Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０６６９８（Ｐ２００８−３０６６９８）
【出願日】平成２０年１２月１日（２００８．１２．１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１日（２００８．１２．１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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