(57)【要約】【課題】冷媒を超臨界域まで昇圧させる冷凍サイクル装置において、大きな熱負荷を受けた後などに冷凍サイクルを起動させた場合でも、早急に冷たい風を吹き出すことのできる冷凍サイクル装置および車両用空調装置を提供する。【解決手段】エアコンＥＣＵ５は、冷凍サイクル起動時にサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かを判定し、臨界圧力以上であると判定される場合は臨界圧力以上と判定されなくなるまでの間、ブロワ１１での送風量を抑制するように制御している。  これによれば、大きな熱負荷を受けた後などに冷凍サイクルを起動させる場合で、起動時にすでにサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であると判定される場合は、エバポレータ９を通る風量を抑制することで、冷凍サイクルに掛かる熱負荷を減らして低圧側冷媒圧力の低下を早めることで、圧縮機容量を早く上げることができ、同時に超臨界からも早く抜け出すことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を超臨界域まで昇圧可能とした圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）で圧縮された冷媒を冷却する放熱器（６）と、
前記放熱器（６）で冷却された冷媒を減圧する減圧手段（８）と、
前記減圧手段（８）で減圧された冷媒を蒸発する蒸発器（９）と、
前記蒸発器（９）に通風させる送風手段（１１）と、
少なくとも前記圧縮機（１）と前記送風手段（１１）との作動状態を制御する制御手段（５）とを備えた冷凍サイクル装置において、
前記制御手段（５）は、冷凍サイクル起動時にサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かを判定し、前記臨界圧力以上であると判定される場合は前記臨界圧力以上と判定されなくなるまでの間、前記送風手段（１１）での送風量を抑制するように制御していることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記減圧手段（８）の流出側から前記圧縮機（１）の吸入側までの間に低圧側冷媒温度を検出する低圧温度検出手段（３２）を備え、
前記制御手段（５）は、前記低圧温度検出手段（３２）の検出値が所定値以上であるか否かによってサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定を行っていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記減圧手段（８）の流出側から前記圧縮機（１）の吸入側までの間に低圧側冷媒圧力を検出する低圧圧力検出手段（４１）を備え、
前記制御手段（５）は、前記低圧圧力検出手段（４１）の検出値が所定値以上であるか否かによってサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定を行っていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記圧縮機（１）の吐出側から前記減圧手段（８）の流入側までの間に高圧側冷媒圧力を検出する高圧圧力検出手段（３９）を備え、
前記制御手段（５）は、前記高圧圧力検出手段（３９）の検出値が所定値以上であるか否かによってサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定を行っていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記圧縮機（１）の吐出側から前記減圧手段（８）の流入側までの間に高圧側冷媒温度を検出する高圧温度検出手段（４０）を備え、
前記制御手段（５）は、前記高圧温度検出手段（４０）の検出値が所定値以上であるか否かによってサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定を行っていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
少なくとも、前記減圧手段（８）の流出側から前記圧縮機（１）の吸入側までの間に低圧側冷媒温度を検出する低圧温度検出手段（３２）、
もしくは前記減圧手段（８）の流出側から前記圧縮機（１）の吸入側までの間に低圧側冷媒圧力を検出する低圧圧力検出手段（４１）、
もしくは前記圧縮機（１）の吐出側から前記減圧手段（８）の流入側までの間に高圧側冷媒圧力を検出する高圧圧力検出手段（３９）、
もしくは前記圧縮機（１）の吐出側から前記減圧手段（８）の流入側までの間に高圧側冷媒温度を検出する高圧温度検出手段（４０）のいずれかを備え、
前記制御手段（５）は冷凍サイクル起動時に、前記温度検出手段（３２）、もしくは前記低圧検出手段（４１）、もしくは前記高圧検出手段（３９）、もしくは前記高圧温度検出手段（４０）のいずれかの検出値に応じて前記送風手段（１１）で送風量を抑制する時間（Ｔ１）を可変していることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を使用していることを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置を適用していることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を超臨界域まで昇圧させる冷凍サイクル装置およびそれを用いた車両用空調装置に関するものであり、特にサイクル起動時の送風制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１、２に示すものがある。いずれも冷凍サイクル起動時の急激な圧力上昇を回避するための技術であり、特許文献１は、熱負荷が所定負荷よりも大きいと判定された場合に、圧縮機の起動時の制御量を熱負荷に応じて圧縮機の吐出容量を抑制する量に規制し、この規制された制御量で圧縮機を所定時間起動運転するものである。
【０００３】
また特許文献２は、熱負荷が所定負荷よりも大きいと判定された場合に、予め設定された所定時間をかけて圧縮機の吐出容量が最小となる状態から最大となる状態に連続的に変化するように制御量を調整するものである。いずれの技術も空調装置などの冷凍サイクルに適用した場合、起動初期のクールダウン性能の悪化が回避されるものとしている。
【特許文献１】特開２００２−６１９６８号公報
【特許文献２】特開２００２−７１２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来技術はいずれも圧縮機容量を抑制するものであるため、熱負荷が大きい場合には、低圧側の冷媒圧力が下がらず、吐出容量を長時間上げられないときがある。この吐出容量を抑制している間は冷却能力が小さく、なかなか冷たい風を吹き出すことができない。また、吐出容量を抑制しているため、高低圧差がつきにくく、低圧側冷媒が超臨界状態にあるときにはその超臨界状態のままでながく続く場合がある。
【０００５】
このような、低圧側冷媒が超臨界域にあるときには起動初期に冷却能力が出ず、吹出温度が下がらない。これによっても、なかなか冷たい風を吹き出すことができない。このように、冷媒を超臨界域まで昇圧させる冷凍サイクル装置においては、大きな熱負荷を受けた後などは、冷凍サイクルを起動させてもなかなか冷たい風を吹き出すことができないという問題点がある。
【０００６】
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、冷媒を超臨界域まで昇圧させる冷凍サイクル装置において、大きな熱負荷を受けた後などに冷凍サイクルを起動させた場合でも、早急に冷たい風を吹き出すことのできる冷凍サイクル装置および車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項８に記載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、冷媒を超臨界域まで昇圧可能とした圧縮機（１）と、
圧縮機（１）で圧縮された冷媒を冷却する放熱器（６）と、
放熱器（６）で冷却された冷媒を減圧する減圧手段（８）と、
減圧手段（８）で減圧された冷媒を蒸発する蒸発器（９）と、
蒸発器（９）に通風させる送風手段（１１）と、
少なくとも圧縮機（１）と送風手段（１１）との作動状態を制御する制御手段（５）とを備えた冷凍サイクル装置において、
制御手段（５）は、冷凍サイクル起動時にサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かを判定し、臨界圧力以上であると判定される場合は臨界圧力以上と判定されなくなるまでの間、送風手段（１１）での送風量を抑制するように制御していることを特徴としている。
【０００８】
この請求項１に記載の発明によれば、大きな熱負荷を受けた後などに冷凍サイクルを起動させる場合で、起動時にすでにサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であると判定される場合は、蒸発器（９）を通る風量を抑制することで、冷凍サイクルに掛かる熱負荷を減らして低圧側冷媒圧力の低下を早めることで、圧縮機容量を早く上げることができ、同時に超臨界からも早く抜け出すことができる。
【０００９】
このような送風の抑制を、サイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上と判定されなくなるまで行うことにより、低圧側冷媒を早急に二相状態にまで持って行くことができて、蒸発器（９）を早急に送風される空気を冷やすことのできる状態とすることができる。そして、蒸発器（９）が送風される空気を冷やすことのできる状態となってから通常制御における送風を開始することにより、早くから冷たい風を吹き出すことができるようになる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、減圧手段（８）の流出側から圧縮機（１）の吸入側までの間に低圧側冷媒温度を検出する低圧温度検出手段（３２）を備え、
制御手段（５）は、低圧温度検出手段（３２）の検出値が所定値以上であるか否かによってサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定を行っていることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、減圧手段（８）の流出側から圧縮機（１）の吸入側までの間に低圧側冷媒圧力を検出する低圧圧力検出手段（４１）を備え、
制御手段（５）は、低圧圧力検出手段（４１）の検出値が所定値以上であるか否かによってサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定を行っていることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、圧縮機（１）の吐出側から減圧手段（８）の流入側までの間に高圧側冷媒圧力を検出する高圧圧力検出手段（３９）を備え、
制御手段（５）は、高圧圧力検出手段（３９）の検出値が所定値以上であるか否かによってサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定を行っていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、圧縮機（１）の吐出側から減圧手段（８）の流入側までの間に高圧側冷媒温度を検出する高圧温度検出手段（４０）を備え、
制御手段（５）は、高圧温度検出手段（４０）の検出値が所定値以上であるか否かによってサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定を行っていることを特徴としている。
【００１４】
これら請求項２〜５に記載の発明によれば、より具体的に、サイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定は、低圧温度検出手段（３２）、もしくは低圧圧力検出手段（４１）、もしくは高圧圧力検出手段（３９）、もしくは高圧温度検出手段（４０）のいずれかの検出値が所定値以上であるか否かによって判定することができる。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明では、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、少なくとも、減圧手段（８）の流出側から圧縮機（１）の吸入側までの間に低圧側冷媒温度を検出する低圧温度検出手段（３２）、
もしくは減圧手段（８）の流出側から圧縮機（１）の吸入側までの間に低圧側冷媒圧力を検出する低圧圧力検出手段（４１）、
もしくは圧縮機（１）の吐出側から減圧手段（８）の流入側までの間に高圧側冷媒圧力を検出する高圧圧力検出手段（３９）、
もしくは圧縮機（１）の吐出側から減圧手段（８）の流入側までの間に高圧側冷媒温度を検出する高圧温度検出手段（４０）のいずれかを備え、
制御手段（５）は冷凍サイクル起動時に、温度検出手段（３２）、もしくは低圧検出手段（４１）、もしくは高圧検出手段（３９）、もしくは高圧温度検出手段（４０）のいずれかの検出値に応じて送風手段（１１）で送風量を抑制する時間（Ｔ１）を可変していることを特徴としている。
【００１６】
この請求項６に記載の発明によれば、圧縮機（１）起動前のサイクル内の冷媒温度や冷媒圧力などから推定される熱負荷の大きさに応じて、送風量を抑制する時間（Ｔ１）を設定して、冷凍サイクル起動からその送風量を抑制する時間（Ｔ１）が経過した時点で送風手段（１１）を通常制御で設定されるブロワレベルに推移するようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明では、請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置において、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を使用していることを特徴としている。この請求項７に記載の発明によれば、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いた超臨界冷凍サイクルが実施容易である。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置を車両用空調装置に適用していることを特徴としている。この請求項８に記載の発明によれば、本冷凍サイクル装置は、炎天下に置かれるなどして大きな熱負荷を受け易いうえ、その状態から起動したら極力早く冷風を吹き出すクールダウン特性が要求される車両用空調装置に適用して好適である。
【００１９】
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】
【００２０】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態は、本発明の冷凍サイクル装置を車両用の空調装置に適用したものである。図１ないし図３は、本発明の実施形態に係るオートエアコンシステムを示すものであり、図１はオートエアコンシステムの全体構成を示した模式図、図２は図１のオートエアコンシステムにおける制御系の構成を示すブロック図、図３は図１、図２のエアコンＥＣＵ５（制御手段）における全体制御プログラムを示すフローチャートである。
【００２１】
車両用空調装置の冷凍サイクル１００には、冷媒を吸入し圧縮して吐出するコンプレッサ（圧縮機）１が備えられている。なお、本実施形態の冷凍サイクル１００は、冷媒に二酸化炭素（以下、ＣＯ２）冷媒を用いており、コンプレッサ１にて冷媒の臨界圧力以上にまで圧縮する超臨界冷凍サイクルである。また、コンプレッサ１は容量可変機構によって圧縮容量が可変できる可変容量コンプレッサ１となっており、冷却能力可変手段として、容量制御弁（容量制御機構）３８で圧縮容量を制御している。
【００２２】
この容量制御弁３８は、本空調装置の制御手段としてのエアコンＥＣＵ５によって制御されている。コンプレッサ１は動力断続用の電磁クラッチ２を有し、車両エンジン（車両走行用エンジン）４の動力がＶベルト３および電磁クラッチ２を介してコンプレッサ１に伝達される。電磁クラッチ２への通電はエアコンＥＣＵ５によって断続され、電磁クラッチ２が通電されて接続状態になると、コンプレッサ１は運転状態となる。これに反し、電磁クラッチ２の通電が遮断されて開離状態になると、コンプレッサ１は停止する。
【００２３】
コンプレッサ１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、ガスクーラ（放熱器）６に流入し、ここで、図示しない冷却ファンによって送風される外気冷却風と熱交換して冷却される。なお冷媒は、臨界圧力以上まで圧縮されているため、この冷却では凝縮しない。このガスクーラ６で冷却された冷媒は、次に内部熱交換器３３の高圧側冷媒流路３３ａを流通する。この内部熱交換器３３は、コンプレッサ１に吸入される低圧冷媒と、ガスクーラ６から流出した高圧冷媒とを熱交換させるものである。
【００２４】
内部熱交換器３３の高圧側冷媒流路３３ａから流出した冷媒は、減圧手段として温度機械式の膨張弁８によって低圧に減圧され、低温低圧の気液２相状態となる。膨張弁８は感温部８ａを有しており、この感温部８ａをガスクーラ６の冷媒流出部と内部熱交換器３３の高圧側冷媒流路３３ａとの間に配設している。このように、本実施形態での膨張弁８は、ガスクーラ６出口の冷媒温度を感温して、サイクル効率が最大となるよう高圧を自動制御する機械式の膨張弁８である。
【００２５】
温度機械式膨張弁８からの低圧冷媒は、冷却手段としてのエバポレータ（蒸発器）９に流入する。このエバポレータ９は、車両用空調装置の空調ケース（空調ダクト）１０内に設置され、エバポレータ９に流入した低圧冷媒は空調ケース１０内を流通する空気から吸熱して蒸発する。
【００２６】
エバポレータ６で蒸発した低圧冷媒は、アキュムレータ７に供給される。アキュムレータ７は、液相冷媒と気相冷媒とを分離して余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに、コンプレッサ１の吸入側に気相冷媒および分離抽出された冷凍機用オイルを供給する気液分離器である。そして、アキュムレータ７からの気相冷媒と冷凍機用オイルは、先の内部熱交換器３３の低圧側冷媒流路３３ｂを通ってコンプレッサ１に吸引される。上述した構成部品によって冷凍サイクル１００の閉回路が構成されている。
【００２７】
次に、空調ユニットの概略構造について説明する。空調ケース１０において、エバポレータ９の上流側には送風手段としてのブロワ１１が配置されている。このブロワ１１には、送風ファン１２とブロワモータ１３とが備えられている。また、送風ファン１２の吸入側には、内外気切替手段としての内外気切替箱１４が配置されている。
【００２８】
この内外気切替箱１４は、内部の内外気切替ドア１４ａによって外気導入口１４ｂと内気導入口１４ｃとの開閉比率を可変する。これにより、内外気切替箱１４内に外気（車室外空気）または内気（車室内空気）の導入割合が調節される。なお、内外気切替ドア１４ａは、電気駆動装置としてのサーボモータ１４ｄによって駆動される。
【００２９】
次に、空調装置通風系のうち、ブロワ１１下流側に配置される空調ユニット１５について説明する。空調ユニット１５は、通常、車室内前部の計器盤内側において、車両幅方向の略中央位置に配置され、ブロワ１１は空調ユニット１５に対して助手席側にオフセットして配置されている。
【００３０】
空調ケース１０内でエバポレータ９の下流側には、エアミックス（Ａ／Ｍ）ドア１９が配置されており、エアミックスドア１９の下流側には、車両エンジン４の冷却水（温水）を熱源として空気を加熱する温水式のヒータコア（加熱用熱交換器）２０が設置されている。そして、このヒータコア２０の上方側には、ヒータコア２０をバイパスして空気（冷風）を流すバイパス通路２１が形成されている。
【００３１】
エアミックスドア１９は、ヒータコア２０を通過する温風と、バイパス通路２１を通過する冷風との風量割合を調節するものであり、この冷温風の風量割合の調節によって車室内への吹出空気温度を調節している。すなわち、本例においては、エアミックスドア１９によって車室内への吹出空気の温度調節手段が構成されている。なお、エアミックスドア１９は、図１に示す電気駆動装置としてのサーボモータ２２によって駆動される。
【００３２】
ヒータコア２０の下流側には、下側から上側へと延びる温風通路２３が形成され、この温風通路２３からの温風とバイパス通路２１からの冷風とが空気混合部２４付近で混合して、所望温度の空調用空気を作り出すことができる。さらに、空調ケース１０内で、空気混合部２４の下流側には吹出モード切替部が構成されている。
【００３３】
すなわち、空調ケース１０の上面部にはデフロスタ開口部２５が形成され、このデフロスタ開口部２５は図示しないデフロスタダクトを介して車両フロントガラスの内面に空気を吹き出す図示しないデフロスタ吹出口につながっている。そして、デフロスタ開口部２５は、回動自在な板状のデフロスタドア２６によって開閉される。
【００３４】
また、空調ケース１０の上面部で、デフロスタ開口部２５より車両後方側の部位にはフェイス開口部２７が形成され、このフェイス開口部２７は図示しないフェイスダクトを介して車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出す図示しないセンターフェイス吹出口とサイドフェイス吹出口とにつながっている。そして、フェイス開口部２７は、回動自在な板状のフェイスドア２８によって開閉される。
【００３５】
また、空調ケース１０において、フェイス開口部２７の下側部位にはフット開口部２９が形成され、このフット開口部２９は図示しないフットダクトを介して車室内乗員の足元に向けて空気を吹き出す図示しないフット吹出口につながっている。そして、フット開口部２９は、回動自在な板状のフットドア３０によって開閉される。上記した吹出モードドア２６、２８、３０は、共通の図示しないリンク機構によって連結され、このリンク機構を介して電気駆動装置としてのモードサーボモータ３１によって連動するように駆動される。
【００３６】
次に、本実施形態における電気制御部の概要を、図１と図２とを併せて用いて説明する。車両には、車室内空気温度Ｔｒを検出する内気温度検出手段としての内気温センサ３５ａと、車室外空気温度Ｔａｍを検出する外気温度検出手段としての外気温センサ３５ｂが設けられている。
【００３７】
また、空調ケース１０内のエバポレータ９の空気吹出部には、冷却温度としての蒸発器後温度Ｔeを検出する蒸発器後温度検出手段としてのエバポレータ後センサ３２が設けられている。なお、本実施形態ではエバポレータ後センサ３２として、熱交換コア部のフィン間に差し込んで温度を検出するフィン温度センサを用いており、ブロワ１１を駆動してエバポレータ９に通風させなくとも蒸発器後温度Ｔｅが検出できるようになっている。
【００３８】
エアコンＥＣＵ５には、上記した各温度センサ３２、３５ａ、３５ｂの他にも、空調制御のために日射量Ｔｓを検出する日射センサ３５ｃ、冷却水温度Ｔｗを検出する冷却水温センサ３５ｄなど、周知の環境条件検出手段としてのセンサ群３５から検出信号が入力され、後述する目標吹出温度ＴＡＯなどが算出される。
【００３９】
車室内計器盤近傍に設置されるエアコン操作パネル３６には、乗員により手動操作される操作スイッチ群３７が備えられ、この操作スイッチ群３７の操作信号もエアコンＥＣＵ５に入力され、パネルスイッチの入力処理やエアコン操作パネル３６への表示処理などが成される。
【００４０】
この操作スイッチ群３７としては、温度設定信号Ｔｓｅｔを発生する車室内温度設定手段としての温度設定スイッチ３７ａ、風量切替信号を発生する風量スイッチ３７ｂ、吹出モード信号を発生する吹出モードスイッチ３７ｃ、内外気切替信号を発生する内外気切替スイッチ３７ｄ、コンプレッサ１のＯＮ−ＯＦＦ信号を発生するエアコンスイッチ３７ｅなどが設けられている。なお、吹出モードスイッチ３７ｃにより、周知の吹出モードであるフェイスモード、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、デフロスタモードの各モードがマニュアル操作で切り替えられる。
【００４１】
エアコンＥＣＵ５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる周知のマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成されるものである。エアコンＥＣＵ５は、後述する目標温度としての目標蒸発器後温度ＴＥＯを演算し、容量制御弁３８を制御する制御部と、吸込口モード位置を演算して内外気切替ドア１４ａを駆動する吸込口モータ１４ｄを制御する制御部と、吹出風量を演算してブロワモータ１３を制御する制御部と、吹出温度制御としてエアミックスドア１９を駆動するエアミックスモータ２２を制御する制御部と、吹出口モード位置を演算して吹出口切替モータ３１を制御する制御部などを有している。
【００４２】
次に、本発明の要部であるサイクル起動時の送風制御に関する構成について説明する。サイクル起動時の送風制御に関するセンサ類として、膨張弁８の流出側からコンプレッサ１の吸入側までの間の低圧側冷媒温度を検出することのできる温度検出手段としての低圧温度センサ３２を備えている。本実施形態ではこの低圧温度センサとして、上述したエバポレータ後センサ３２を利用しているが、別に設けたものであっても良い。そしてこの検出信号は、エアコンＥＣＵ５へ入力されるようになっている。
【００４３】
次に、本実施形態の作動を図示しないオートスイッチがＯＮされたとき、つまりオート制御時におけるエアコンＥＣＵ５の処理手順に基づいて、図３のフローチャートを用いて説明する。まず、イグニッションスイッチがＯＮされて、エアコンＥＣＵ５に電源が供給されると、図３に示すメインルーチンが起動する。そして、ステップＳ１にて、データ処理用メモリ（ＲＡＭ）の記憶内容などの初期化を行う。
【００４４】
次に、ステップＳ２にて、内気温センサ３５ａが検出した内気温度Ｔｒ、外気温センサ３５ｂが検出した外気温度Ｔａｍ、日射センサ３５ｃが検出した日射量Ｔｓ、エバポレータ後センサ３２が検出したサイクル内低圧側の冷媒温度Ｔｅ、水温センサ３５ｄが検出した水温Ｔｗ、サーボモータ２２内のポテンショメータが検出したエアミックスドア１９の現在位置などの環境条件と、操作パネル３６からの出力信号のうち、温度設定スイッチ３７ａによって設定された目標温度Ｔｓｅｔの操作スイッチの状態などを読み込む。
【００４５】
そして、目標吹出温度演算手段である次のステップＳ３にて、ＲＯＭに予め記憶された数式（省略する）に、上記ステップＳ２にて読み込んだＴｓｅｔ、Ｔｒ、Ｔａｍ、Ｔｓを代入することによって、車室内へ吹き出す空調風の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。そして、次のステップＳ４では、上記ステップＳ３で求めた車室内への目標吹出温度ＴＡＯに基づいてブロア風量を決め、そのためのブロワ制御電圧を演算する。本実施形態では、予めＲＯＭに記憶された図示しない送風特性から、目標吹出温度ＴＡＯに対応するブロア制御電圧ＶＦが求められる。
【００４６】
次のステップＳ５では、上記ステップＳ３で求めた車室内への目標吹出温度ＴＡＯと、予めＲＯＭに記憶された図示しない吹出口モード特性図とに基づいて車室内への各吹出モードを決定する。具体的には、上記目標吹出温度ＴＡＯが低い温度から高い温度にかけて、フェイスモード、ハイレベル（Ｂ／Ｌ）モード、フットモードとなるように設定されている。
【００４７】
また、操作パネル３６に設けられた吹出口モード切替スイッチ３７ｃを乗員が操作することにより、フェイスモード、バイレベルモード、フットモード、もしくはフットデフロスタ（Ｆ／Ｄ）モードのうちのいずれかの吹出口モードに固定される。なお、上記フェイスモードとは、空調風を乗員の上半身に向けて吹き出す吹出モードである。また、バイレベルモードとは、空調風を乗員の上半身と足元部とに向けて吹き出す吹出モードである。
【００４８】
フットモードとは、空調風を乗員の足元部に向けて吹き出す吹出モードである。更に、フットデフロスタモードとは、空調風を乗員の足元部および車両のフロントウインドの内面に向けて吹き出す吹出モードである。なお、操作パネル３６に設けられた図示しないフロントデフロスタスイッチを操作すると、空調風を車両のフロントウインドの内面に向けて吹き出すデフロスタ（ＤＥＦ）モードが設定される。
【００４９】
次のステップＳ６では、予めＲＯＭに記憶された数式（省略する）に、上記ステップＳ２にて読み込んだＴｗ、Ｔｅ、および上記ＴＡＯを代入することによって、エアミックスドア１９の目標開度ＳＷを算出する。そして、次のステップＳ７にて、上記ステップＳ３で求めた目標吹出温度ＴＡＯと、予めＲＯＭに記憶された図示しない内外気モード特性図とに基づいて内外気の導入割合を決定する。この内外気モード特性図によれば、冷房運転時（つまり、ＴＡＯの値が低いとき）に内気モードが選択されるようになっている。
【００５０】
次のステップＳ８では、ステップＳ３で決定した目標吹出温度ＴＡＯとするための目標エバポレータ後温度ＴＥＯを算出し、その目標エバポレータ後温度ＴＥＯとエバポレータ後センサ３２の検出値である実際の蒸発器後温度Ｔｅとが一致するように、フィードバック制御（ＰＩ制御）にてコンプレッサ１の目標吐出量を決定する。
【００５１】
次のステップＳ９では、上記ステップＳ４で算出したブロア電圧ＶＦの制御量を、図示しないブロアモータ駆動回路へ制御信号を出力する。これにより、ブロアモータ１３に固定された送風ファン１２を回転させ、車室内へ吹き出される送風量を制御する。次のステップＳ１０では、上記ステップＳ５で決定した吹出口モードとなる制御量に基づいてサーボモータ３１に制御信号を出力する。
【００５２】
次のステップＳ１１では、上記ステップＳ６で算出したエアミックスドア１９の目標開度ＳＷとなる制御量に基づいてサーボモータ２２に制御信号を出力する。次のステップＳ１２では、上記ステップＳ７で決定した内外気の導入割合となる制御量に基づいてサーボモータ１４ｄに制御信号を出力する。また、次のステップＳ１３では、ステップＳ８で決定された制御電流をコンプレッサ１に接続された容量制御弁３８に出力する。
【００５３】
ステップＳ１３の処理後、ステップＳ２に戻って再び各種信号を読み込み、それにより、ステップＳ３でＴＡＯを演算し、以下これらのＴＡＯとステップＳ２で読み込まれた各種入力信号の状態によってステップＳ３ないしステップＳ１３により車室内への空調の制御が繰り返される。なお、各設定値ともマニュアル設定時にはその設定値に従うものである。
【００５４】
次に、本発明の要部であるステップＳ８とステップＳ９との間に加えたサイクル起動時の送風制御の詳細について図４ないし図６を用いて説明する。図４は、本発明の第１実施形態における起動制御プログラムを示すフローチャートである。まず、ステップＳ８までの各種演算を終えた後、ステップＳ２１では、サイクル起動時であるか否かの判定を行う。
【００５５】
その判定結果がＹＥＳでサイクル起動時である場合にはステップＳ２２に進み、サイクル起動時の冷凍サイクル内の冷媒温度を低圧温度センサ３２より読み込む。本実施形態では、低圧温度センサとしてのエバポレータ後センサ３２によって通風前のエバポレータ（フィン）温度Ｔｅを冷媒温度として読み込むこととなる。
【００５６】
次のステップＳ２３では、読み込んだ冷媒温度が所定値以上であるか否かの判定を行う。図５は、低圧側の冷媒温度による状態の違いを説明するモリエル線図上での冷凍サイクルであり、上記判定に用いる所定値とは、例えばＣＯ２冷媒の臨界温度である３１℃ということになる。つまり、サイクル全体が超臨界域にあるか否かの判定を行うこととなる。
【００５７】
夏季の炎天下での駐車などで外気温度が高く、冷凍サイクルの雰囲気温度（熱負荷）が高い時には、低圧部を含むサイクル全体が超臨界域（図５中の太破線で示すサイクル状態）となってしまい、エバポレータ９へ通風しても冷風を得られないばかりか、超臨界状態がながく続いてなかなか冷たい風を吹き出すことができないという問題点となる。
【００５８】
そこで、読み込んだ冷媒温度Ｔｅが所定値以上でステップＳ２３の判定結果がＹＥＳの場合は、ステップＳ９でのブロワ制御電圧の出力を行わず、つまりブロワ１１での送風を停止したままステップＳ１０の吹出口モード制御出力に進んで図３のメインルーチンを繰り返すこととなる。
【００５９】
コンプレッサ１が駆動されてもエバポレータ９での熱交換を停止していることより、ステップＳ２２で読み込む低圧側冷媒温度はじきに臨界温度よりも低くなってエバポレータ９では冷却能力を発揮できる状態となる。そして、ステップＳ２３での判定結果がＮＯとなって所定値未満となったらステップＳ９へと進み、ブロワ制御電圧の出力を行ってエバポレータ９への送風を開始して冷風を吹き出す通常作動に移行するものである。
【００６０】
この通常作動にまで移行したらステップＳ２１でのサイクル起動時であるか否かの判定はＮＯとして、ステップＳ２２、２３は飛ばして通常のメインルーチン出の作動を繰り返すこととなる。図６は、従来制御と本発明制御を加えた制御とで、サイクル起動後の圧縮機制御電流、高低圧圧力、吹出口平均温度の推移を示すグラフである。
【００６１】
このグラフに示すように、高い熱負荷が掛かって超臨界状態からサイクルを起動する場合、起動初期にエバポレータ９への通風を抑制（本実施形態ではブロワＯＦＦ）することにより、圧縮機制御電流の差よりコンプレッサ１の吐出容量を早く大きくでき、低圧圧力の差より低圧圧力を早く低下させることができ、吹出口平均温度の差より吹出温度を早く低下させることができることが分かる。
【００６２】
次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、エアコンＥＣＵ５は、冷凍サイクル起動時にサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かを判定し、臨界圧力以上であると判定される場合は臨界圧力以上と判定されなくなるまでの間、ブロワ１１での送風量を抑制するように制御している。
【００６３】
これによれば、大きな熱負荷を受けた後などに冷凍サイクルを起動させる場合で、起動時にすでにサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であると判定される場合は、エバポレータ９を通る風量を抑制することで、冷凍サイクルに掛かる熱負荷を減らして低圧側冷媒圧力の低下を早めることで、圧縮機容量を早く上げることができ、同時に超臨界からも早く抜け出すことができる。
【００６４】
このような送風の抑制を、サイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上と判定されなくなるまで行うことにより、低圧側冷媒を早急に二相状態にまで持って行くことができて、エバポレータ９を早急に送風される空気を冷やすことのできる状態とすることができる。そして、エバポレータ９が送風される空気を冷やすことのできる状態となってから通常制御における送風を開始することにより、早くから冷たい風を吹き出すことができるようになる。
【００６５】
また、膨張弁８の流出側からコンプレッサ１の吸入側までの間に低圧側冷媒温度を検出する低圧温度センサ３２を備え、エアコンＥＣＵ５は、低圧温度センサ３２の検出値が所定値以上であるか否かによってサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定を行っている。これによれば、より具体的に、サイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定は、低圧温度センサ３２の検出値が所定値以上であるか否かによって判定することができる。
【００６６】
また、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を使用している。これによれば、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒を用いた超臨界冷凍サイクルが実施容易である。また、本冷凍サイクル装置を車両用空調装置に適用している。これによれば、本冷凍サイクル装置は、炎天下に置かれるなどして大きな熱負荷を受け易いうえ、その状態から起動したら極力早く冷風を吹き出すクールダウン特性が要求される車両用空調装置に適用して好適である。
【００６７】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態における起動制御プログラムを示すフローチャートである。上述した図４のフローチャートとはステップＳ２２部分の内容のみ異なって低圧側冷媒圧力を読み込むステップＳ２２１となっている。その他のステップ構成は第１実施形態と同じであって同じステップ番号を付しており、作動の説明は省略する。
【００６８】
本実施形態では、膨張弁８の流出側からコンプレッサ１の吸入側までの間の低圧側冷媒圧力を検出する低圧圧力検出手段としての低圧圧力センサ４１を備えている。本実施形態ではこの低圧圧力センサ４１として、コンプレッサ１に吸入される吸入側冷媒圧力Ｐｓを検出する吸入圧センサ４１を利用しているが、別に設けたものであっても良い。そしてこの検出信号は、エアコンＥＣＵ５へ入力されるようになっている（図１参照）。
【００６９】
そして、エアコンＥＣＵ５は、低圧圧力センサ４１の検出値が所定値以上であるか否かによってサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定を行っている。この判定に用いる所定値とは、例えばＣＯ２冷媒の臨界圧力である７．４ＭＰａということになる。このように、低圧側冷媒温度ではなく、低圧側の冷媒圧力によってサイクル全体が超臨界域にあるか否かの判定を行い、その判定結果に応じてブロワ１１を制御するようにしても良く、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００７０】
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態における起動制御プログラムを示すフローチャートである。上述した図４のフローチャートとはステップＳ２２、２３部分の内容が異なり、高圧側冷媒圧力を読み込むステップＳ２２２と、初回は第１所定値以上か否か、以降は第２所定値以上か否かを判定するステップＳ２３１なっている。その他のステップ構成は第１実施形態と同じであって同じステップ番号を付しており、作動の説明は省略する。
【００７１】
本実施形態では、コンプレッサ１の吐出側から膨張弁８の流入側までの間の高圧側冷媒圧力を検出する高圧圧力検出手段としての高圧圧力センサ３９を備えている。本実施形態ではこの高圧圧力センサ３９として、高圧過上昇防止のためにコンプレッサ１から吐出される吐出側冷媒圧力Ｐｄを検出する吐出圧センサ３９を利用しているが、別に設けたものであっても良い。そしてこの検出信号は、エアコンＥＣＵ５へ入力されるようになっている（図１参照）。
【００７２】
そして、エアコンＥＣＵ５は、初回のステップＳ２３１ではサイクル内の冷媒圧力が均圧しているものとして、高圧圧力センサ３９の検出値が第１所定値として例えばＣＯ２冷媒の臨界圧力である７．４ＭＰａ以上であるか否かによってサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定を行っている。そして、２回目以降でコンプレッサ１を駆動してからのステップＳ２３１では、低圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力の時に対応する高圧側冷媒圧力を第２所定値としてそれ以上であるか否かの判定を行っている。
【００７３】
このように、低圧側の冷媒温度や冷媒圧力ではなく、高圧側の冷媒圧力によってサイクル全体が超臨界域にあるか否かの判定を行い、その判定結果に応じてブロワ１１を制御するようにしても良く、第１実施形態と同様の効果が得られる。但し、本実施形態でのコンプレッサ１は、固定容量コンプレッサか、もしくは可変容量コンプレッサでも起動初期で固定容量状態であることが条件となる。なお、ステップＳ２３１の所定値は、サイクル停止からの経過時間で可変するようにしても良い。
【００７４】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態における起動制御プログラムを示すフローチャートである。上述した図８のフローチャートとはステップＳ２２２の部分の内容が異なり、高圧側冷媒温度を読み込むステップＳ２２３となっている。その他のステップ構成は第３実施形態と同じであって同じステップ番号を付しており、作動の説明は省略する。
【００７５】
本実施形態では、コンプレッサ１の吐出側から膨張弁８の流入側までの間の高圧側冷媒温度を検出する高圧温度検出手段としての高圧温度センサ４０を備えている。本実施形態ではこの高圧温度センサ４０として、高圧過上昇防止のためにコンプレッサ１から吐出される吐出側冷媒温度Ｔｄを検出する吐出温センサ４０を利用しているが、別に設けたものであっても良い。そしてこの検出信号は、エアコンＥＣＵ５へ入力されるようになっている（図１参照）。
【００７６】
そして、エアコンＥＣＵ５は、初回のステップＳ２３１ではサイクル内の冷媒圧力が均圧しているものとして、高圧温度センサ４０の検出値が第１所定値として例えばＣＯ２冷媒の臨界温度である３１℃以上であるか否かによってサイクル内の冷媒圧力が臨界圧力以上であるか否かの判定を行っている。そして、２回目以降でコンプレッサ１を駆動してからのステップＳ２３１では、低圧側冷媒温度が冷媒の臨界圧力の時に対応する高圧側冷媒温度を第２所定値としてそれ以上であるか否かの判定を行っている。
【００７７】
このように、高圧側の冷媒圧力だけではなく、高圧側の冷媒温度によってサイクル全体が超臨界域にあるか否かの判定を行い、その判定結果に応じてブロワ１１を制御するようにしても良く、第１実施形態と同様の効果が得られる。但し、本実施形態でのコンプレッサ１は、固定容量コンプレッサか、もしくは可変容量コンプレッサでも起動初期で固定容量状態であることが条件となる。なお、ステップＳ２３１の所定値は、サイクル停止からの経過時間で可変するようにしても良い。
【００７８】
（第５実施形態）
図１０は、冷媒圧力もしくは冷媒温度と、ブロワ１１での風量抑制時間Ｔ１との関係を示すグラフであり、図１１は、本発明の第５実施形態におけるブロワレベルの推移を示すグラフである。上述した第１〜第４実施形態のように低圧側、高圧側の冷媒温度、冷媒圧力から推定されるサイクル起動前の熱負荷の大きさに応じて、図１０のグラフより風量抑制時間Ｔ１を設定し、図１１に示すように、冷凍サイクル起動時からその風量抑制時間Ｔ１が経過した時点でブロワ１１を通常制御で設定されるＨｉレベルに推移するようにしたものである。
【００７９】
これによれば、コンプレッサ１起動前のサイクル内の冷媒温度や冷媒圧力などから推定される熱負荷の大きさに応じて、送風量を抑制する時間Ｔ１を設定して、冷凍サイクル起動からその送風量を抑制する時間Ｔ１が経過した時点でブロワ１１を通常制御で設定されるブロワレベルに推移するようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００８０】
なお、前述した実施形態のように、風量抑制時はブロワＯＦＦとすると、車両乗員においては暑い中で無風となって不快なため、冷風吹き出しまでの時間は多少長くなるが、本実施形態ではブロワをＬｏレベルで維持させることで風量抑制としている。また、風量抑制時間Ｔ１経過後のＨｉレベルへの推移も、一気にHiレベルで立ち上げるのではなく、Ｌｏレベルから順次レベルを上げるようにしたものである。
【００８１】
なお、通風を止めない場合であれば、低圧温度センサ３２としてエバポレータ９で熱交換された空気の温度を検出するタイプのエバポレータ後センサ（サーミスタ）を用いても良い。このタイプは通常、エバポレータ９のフロスト防止などのために設置されている。
【００８２】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置を車両用の空調装置に適用しているが、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、定置式であっても良いし、冷蔵、冷凍装置などであっても良い。また、上述の実施形態では、圧縮機１をエンジン駆動の可変容量式としているが、モータ駆動の電動圧縮機であっても良いし、固定容量式であっても良く、タイプを問うものではない。
【００８３】
また、上述の実施形態では、減圧手段として膨張弁を用いた膨張弁サイクルとしているが、減圧手段としてエジェクタを用いたエジェクタ式サイクルであっても良い。また、冷凍サイクル中に内部熱交換器３３を構成しているが、内部熱交換器を構成していないサイクルであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施形態に係るオートエアコンシステムの全体構成を示した模式図である。
【図２】図１のオートエアコンシステムにおける制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】図１、図２のエアコンＥＣＵ５における全体制御プログラムを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態における起動制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】低圧側の冷媒温度による状態の違いを説明するモリエル線図上での冷凍サイクルである。
【図６】従来制御と本発明制御を加えた制御とで、サイクル起動後の圧縮機制御電流、高低圧圧力、吹出口平均温度の推移を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態における起動制御プログラムを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態における起動制御プログラムを示すフローチャートである。
【図９】本発明の第４実施形態における起動制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１０】冷媒圧力もしくは冷媒温度と風量抑制時間Ｔ１との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第５実施形態におけるブロワレベルの推移を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８５】
１…コンプレッサ（圧縮機）
５…エアコンＥＣＵ（制御手段）
６…ガスクーラ（放熱器）
８…膨張弁（減圧手段）
９…エバポレータ（蒸発器）
１１…ブロワ（送風手段）
３２…低圧温度センサ、エバポレータ後センサ（低圧温度検出手段）
３９…高圧圧力センサ、吐出圧センサ（高圧圧力検出手段）
４０…高圧温度センサ（高圧温度検出手段）
４１…低圧圧力センサ、吸入圧センサ（低圧圧力検出手段）
Ｔ１…送風量を抑制する時間
ＣＯ２…二酸化炭素冷媒
【図１】
2008096013.tif 000003
【図２】
2008096013.tif 000004
【図３】
2008096013.tif 000005
【図４】
2008096013.tif 000006
【図５】
2008096013.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008096013.tif 000009
【図８】
2008096013.tif 000010
【図９】
2008096013.tif 000011
【図１０】
2008096013.tif 000012
【図１１】
2008096013.tif 000013