(57)【要約】【課題】高負荷、高速条件下において圧縮機の省動力を図ると共に、乗員のフィーリングの悪化を抑制する車両用冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】冷媒を高温高圧に圧縮し、吐出量を調整可能に吐出する圧縮機１１１を構成要素として有する冷凍サイクル１１０と、圧縮機１１１の吐出量を制御する制御装置１２０とを備える車両用冷凍サイクル装置において、制御装置１２０は、圧縮機１１１の回転数Ｎが所定回転数Ｎ１より高い場合に、回転数Ｎに応じて定まる吐出量の最大値よりも小さくなるように、吐出量を低下させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されて、
冷媒を高温高圧に圧縮し、吐出量を調整可能に吐出する圧縮機（１１１）を構成要素として有する冷凍サイクル（１１０）と、
前記圧縮機（１１１）の吐出量を制御する制御装置（１２０）とを備える車両用冷凍サイクル装置において、
前記制御装置（１２０）は、前記圧縮機（１１１）の回転数（Ｎ）が所定回転数（Ｎ１）より高い場合に、前記回転数（Ｎ）に応じて定まる前記吐出量の最大値よりも小さくなるように、前記吐出量を低下させることを特徴とする車両用凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御装置（１２０）は、前記冷凍サイクル（１１０）の熱負荷が所定熱負荷より高い場合を含めて、前記圧縮機（１１１）の吐出量を低下させ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】
前記制御装置（１２０）は、前記車両の車速が所定車速より高い場合を含めて、前記圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記制御装置（１２０）は、前記熱負荷を前記冷媒の圧力、前記車両の内気温度、外気温度、前記冷凍サイクル（１１０）の低圧側熱交換器（１１４）における冷却温度の少なくとも１つから判定することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御装置（１２０）は、前記車速を前記車両のエンジン回転数、または車速センサから判定することを特徴とする請求項３に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記制御装置（１２０）は、前記熱負荷が大きいほど前記吐出量の低減量を小さくすることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記制御装置（１２０）は、前記圧縮機（１１１）の回転数（Ｎ）が大きいほど前記吐出量の低減量を大きくすることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記制御装置（１２０）は、前記熱負荷が大きいほど前記冷凍サイクル（１１０）の目標冷房能力が小さくなるように設定し、前記小さく設定される目標冷房能力となるように、前記圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記制御装置（１２０）は、所定吐出量以下となるように前記圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記制御装置（１２０）は、前記圧縮機（１１１）の作動トルクが所定トルク以下となるように前記圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記制御装置（１２０）は、前記圧縮機（１１１）の消費動力が所定動力以下となるように前記圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記圧縮機（１１１）は、前記車両のエンジンによって駆動されるエンジン駆動式圧縮機（１１１）であることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
前記エンジンの作動を制御するエンジン制御装置（１３０）を有しており、
前記制御装置（１２０）は、前記エンジン制御装置（１３０）が決定する好適な前記エンジン作動のための前記圧縮機（１１１）の作動トルクに係わる信号に応じて、前記圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴とする請求項１２に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項１４】
前記制御装置（１２０）は、好適な前記エンジン作動のための前記圧縮機（１１１）の作動トルクを算出し、前記作動トルクに係わる信号に応じて、前記圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴とする請求項１２に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項１５】
前記圧縮機（１１１）は、電動機（１１１ｂ）によって駆動される電動式圧縮機（１１１Ａ）であることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項１６】
前記圧縮機（１１１）の吐出量は、前記制御装置（１２０）から出力される電流信号によって調整されることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項１７】
前記圧縮機（１１１）の吐出量は、前記制御装置（１２０）から出力される電圧信号によって調整されることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項１８】
前記圧縮機（１１１）の吐出量は、前記制御装置（１２０）から出力されるデューティ比信号によって調整されることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項１９】
前記車両の内気あるいは外気のいずれかを冷却用空気として選択する内外気選択手段（１１８ａ）を有し、
前記制御装置（１２０）は、前記内外気選択手段（１１８ａ）によって前記外気が選択されている場合を含めて、前記圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴とする請求項１〜請求項１８のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２０】
前記制御装置（１２０）は、前記圧縮機（１１１）の回転数（Ｎ）に応じて、前記吐出量を決定するための制御信号を設定すると共に、
前記回転数（Ｎ）が高いほど、前記制御信号に対してより大きな制限を加えて、前記圧縮機（１１１）の吐出量を低下させ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２１】
前記吐出量は、前記制御信号が増加するほど、増加するように関係付けられており、
前記制御装置（１２０）は、前記回転数（Ｎ）が高いほど、前記制御信号の増加をより大きく抑えるように制限を加えて、前記圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴とする請求項２０に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２２】
前記制御装置（１２０）は、前記圧縮機（１１１）の回転数（Ｎ）に加えて、前記圧縮機（１１１）の吐出側となる高圧側圧力（Ｐｄ）と、前記圧縮機（１１１）の吸入側となる低圧側圧力（Ｐｓ）と、から前記制御信号を設定することを特徴とする請求項２０または請求項２１に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２３】
前記制御装置（１２０）は、前記冷凍サイクル（１１０）の低圧側冷媒圧力、前記冷凍サイクル（１１０）の低圧側配管温度、前記冷凍サイクル（１１０）の低圧側熱交換器（１１４）の表面温度、および前記低圧側熱交換器（１１４）によって冷却される空気温度のいずれか１つから、前記低圧側圧力（Ｐｓ）を推定することを特徴とする請求項２２に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２４】
前記制御装置（１２０）は、前記制御信号の増加を抑える際に、前記所定回転数（Ｎ１）以上の領域で、前記制御信号の増加量を一律ゼロとして制限を加えることを特徴とする請求項２１〜請求項２３のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２５】
前記制御装置（１２０）は、前記制御信号の増加を抑える際に、前記所定回転数（Ｎ１）以上の領域で複数の回転数領域を区画して、高回転側の回転数領域での前記回転数（Ｎ）に対する前記制御信号の増加割合が、低回転側の回転数領域での前記回転数（Ｎ）に対する前記制御信号の増加割合よりも小さくなるように制限を加えることを特徴とする請求項２１〜請求項２３のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２６】
前記制御信号は、電流信号、電圧信号、デューティ比信号のいずれか１つであることを特徴とする請求項２０〜請求項２５のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２７】
前記制御装置（１２０）は、前記冷凍サイクル（１１０）の低圧側熱交換器（１１４）表面のフロストを防止するフロスト防止制御を実行するようにしており、
前記フロスト防止制御の条件となった場合には、前記圧縮機（１１１）の吐出量低下の制御に優先して、前記フロスト防止制御を実行することを特徴とする請求項２０〜請求項２６のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２８】
前記制御装置（１２０）は、前記圧縮機（１１１）の作動トルクが所定トルク以下となるように、前記回転数（Ｎ）が高いほど前記制御信号に対してより大きな制限を加えて、前記圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴とする請求項２０〜請求項２７のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２９】
前記制御装置（１２０）は、前記所定回転数（Ｎ１）より低い回転数領域で、前記吐出量を最大値にすることを特徴とする請求項２０〜請求項２８のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項３０】
前記制御装置（１２０）は、前記所定回転数（Ｎ１）より低い回転数領域で、前記回転数（Ｎ）に応じて設定される前記制御信号に対して所定量を加えた増加制御信号を用いて、吐出量を決定することを特徴とする請求項２０〜請求項２８のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項３１】
前記圧縮機（１１１）によって圧縮された前記冷媒の圧力が臨界圧力を超えて使用されることを特徴とする請求項１〜請求項３０のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項３２】
前記冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項３１に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば二酸化炭素等を冷媒として、高圧側圧力が臨界点を越えて使用されるものに用いて好適な車両用冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、冷媒の高圧側圧力が超臨界領域で作動されて、圧縮機が流量制御可能となるようにした車両用の冷房装置が知られており、圧縮機の流量制御によって性能係数（ＣＯＰ）が向上されて、冷房装置の効率が高められるようになっている。
【特許文献１】特開平８−１１０１０４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、上記従来技術においては冷凍サイクル（蒸気圧縮回路）の熱負荷、あるいは車両の走行条件に応じて、どのように圧縮機の流量制御を行うかという具体的な記載はされていない。冷凍サイクルにおいては、例えば夏場のように熱負荷が高い条件、あるいは車速が高い条件では、圧縮機の回転数が高く設定され、室外熱交換器の放熱能力も高く得られることから、高い冷房能力を得ることができるが、その分、圧縮機の消費動力も大きくなり、車両エンジンの負担も増大して燃費が悪化する。また、停車時や低速走行時等に比べて、冷房能力の乖離が大きくなりやすく、乗員のフィーリングも悪化する。
【０００４】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、圧縮機の高回転領域において圧縮機の省動力を図ると共に、乗員のフィーリングの悪化を抑制す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、以下の技術的手段を採用する。
【０００６】
請求項１に記載の発明では、車両に搭載されて、冷媒を高温高圧に圧縮し、吐出量を調整可能に吐出する圧縮機（１１１）を構成要素として有する冷凍サイクル（１１０）と、圧縮機（１１１）の吐出量を制御する制御装置（１２０）とを備える車両用冷凍サイクル装置において、制御装置（１２０）は、圧縮機（１１１）の回転数（Ｎ）が所定回転数（Ｎ１）より高い場合に、回転数（Ｎ）に応じて定まる吐出量の最大値よりも小さくなるように、前記吐出量を低下させることを特徴としている。
【０００７】
これにより、圧縮機（１１１）の高回転領域において、過剰となりがちな冷媒の吐出量を抑えて、圧縮機（１１１）の動力を小さくすることができるので、圧縮機（１１１）の動力を低減することができる。また、吐出量低下により冷凍サイクル（１１０）の冷房能力を低下させて、停止時や低速走行時での冷房能力との差を小さくすることができるので、乗員の冷房フィーリングの悪化を抑制することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、制御装置（１２０）は、冷凍サイクル（１１０）の熱負荷が所定熱負荷より高い場合を含めて、圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴としている。
【０００９】
これにより、圧縮機（１１１）の高回転領域で、且つ、熱負荷が高い場合での圧縮機（１１１）の動力低減、および乗員の冷房フィーリングの悪化抑制が可能となる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、車両の車速が所定車速より高い場合を含めて、圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴としている。
【００１１】
これにより、圧縮機（１１１）の高回転領域で、且つ、車速が高い場合での圧縮機（１１１）の動力低減、および乗員の冷房フィーリングの悪化抑制が可能となる。
【００１２】
制御装置（１２０）は、請求項４に記載の発明のように、熱負荷を冷媒の圧力、車両の内気温度、外気温度、前記冷凍サイクル（１１０）の低圧側熱交換器（１１４）における冷却温度の少なくとも１つから判定することができ、また、請求項５に記載の発明のように、車速を車両のエンジン回転数、または車速センサから判定することができる。
【００１３】
制御装置（１２０）は、請求項６〜請求項１１に記載の発明のように、圧縮機（１１１）の吐出量を低下させてやるのが良い。
【００１４】
即ち、請求項６に記載の発明のように、熱負荷が大きいほど吐出量の低減量を小さくしてやると良い。また、請求項７に記載の発明のように、圧縮機（１１１）の回転数（Ｎ）が大きいほど吐出量の低減量を大きくしてやると良い。更に、請求項８に記載の発明のように、熱負荷が大きいほど冷凍サイクル（１１０）の目標冷房能力が小さくなるように設定し、小さく設定される目標冷房能力となるように、圧縮機（１１１）の吐出量を低下させてやると良い。
【００１５】
これにより、冷凍サイクル（１１０）の冷房能力を過度に落とすことなく、圧縮機（１１１）の省動力、冷房フィーリングの悪化抑制ができる。
【００１６】
また、請求項９に記載の発明のように、制御装置（１２０）は、所定吐出量以下となるように圧縮機（１１１）の吐出量を低下させてやると良い。
【００１７】
これにより、所定吐出量を上限として圧縮機（１１１）の動力を確実に抑えると共に、必要最小限の冷房能力を得て、停止時や低速走行時の冷房能力との乖離を更に小さくすることができる。
【００１８】
また、請求項１０に記載の発明のように、制御装置（１２０）は、圧縮機（１１１）の作動トルクが所定トルク以下となるように圧縮機（１１１）の吐出量を低下させてやる、更には、請求項１１に記載の発明のように、制御装置（１２０）は、圧縮機（１１１）の消費動力が所定動力以下となるように圧縮機（１１１）の吐出量を低下させてやると良い。
【００１９】
これにより、直接的に圧縮機（１１１）の動力を低減することができる。
【００２０】
圧縮機（１１１）は、請求項１２に記載の発明のように、車両のエンジンによって駆動されるエンジン駆動式圧縮機（１１１）とすれば、圧縮機（１１１）の省動力によってエンジンの動力を低減することができるので、エンジンの燃費を向上させることができる。
【００２１】
請求項１２に記載のエンジン駆動式圧縮機（１１１）においては、請求項１３に記載の発明のように、エンジンの作動を制御するエンジン制御装置（１３０）を有している場合に、制御装置（１２０）は、エンジン制御装置（１３０）が決定する好適なエンジン作動のための圧縮機（１１１）の作動トルクに係わる信号に応じて、圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることができる。
【００２２】
また、請求項１４に記載の発明のように、制御装置（１２０）自身が、好適なエンジン作動のための圧縮機（１１１）の作動トルクを算出するようにして、作動トルクに係わる信号に応じて、圧縮機（１１１）の吐出量を低下させるようにしても良い。
【００２３】
これにより、エンジンに対する圧縮機（１１１）の動力の影響を極力小さくして、エンジンの燃費向上に重点を置いた吐出量制御ができる。
【００２４】
圧縮機（１１１）は、請求項１５に記載の発明のように、電動機（１１１ｂ）によって駆動される電動式圧縮機（１１１Ａ）としても良い。
【００２５】
圧縮機（１１１）の吐出量は、請求項１６〜請求項１８に記載の発明のように、制御装置（１２０）から出力される電流信号、電圧信号、あるいはデューティ比信号のいずれかによって調整するようにすることができる。
【００２６】
請求項１９に記載の発明では、車両の内気あるいは外気のいずれかを冷却用空気として選択する内外気選択手段（１１８ａ）を有し、制御装置（１２０）は、内外気選択手段（１１８ａ）によって外気が選択されている場合を含めて、圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴としている。
【００２７】
これにより、外気温度は熱負荷の大小に直接的に関連する特性値であるため、外気が選択されている場合に、本制御を用いて好適となる。
【００２８】
請求項２０に記載の発明では、制御装置（１２０）は、圧縮機（１１１）の回転数（Ｎ）に応じて、吐出量を決定するための制御信号を設定すると共に、回転数（Ｎ）が高いほど、制御信号に対してより大きな制限を加えて、圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴としている。
【００２９】
これにより、圧縮機（１１１）の高回転領域において、制御信号を制限することで過剰となりがちな冷媒の吐出量を抑えて、圧縮機（１１１）の動力を小さくすることができるので、容易且つ確実に圧縮機（１１１）の動力を低減することができる。また、吐出量低下により冷凍サイクル（１１０）の冷房能力を低下させて、停止時や低速走行時での冷房能力との差を小さくすることができるので、乗員の冷房フィーリングの悪化を抑制することができる。
【００３０】
請求項２１に記載の発明のように、吐出量が、制御信号の増加に伴って増加するように関係付けられている場合には、制御装置（１２０）は、回転数（Ｎ）が高いほど、制御信号の増加をより大きく抑えるように制限を加えることで、圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることができる。
【００３１】
請求項２２に記載の発明では、制御装置（１２０）は、圧縮機（１１１）の回転数（Ｎ）に加えて、圧縮機（１１１）の吐出側となる高圧側圧力（Ｐｄ）と、圧縮機（１１１）の吸入側となる低圧側圧力（Ｐｓ）と、から制御信号を設定することを特徴としている。
【００３２】
これにより、冷凍サイクル（１１０）における熱バランスを加味した条件での制御信号の設定が可能となるので、より適切な制御信号とすることができる。
【００３３】
低圧側圧力（Ｐｓ）については、請求項２３に記載の発明のように、冷凍サイクル（１１０）の低圧側冷媒圧力、冷凍サイクル（１１０）の低圧側配管温度、冷凍サイクル（１１０）の低圧側熱交換器（１１４）の表面温度、および低圧側熱交換器（１１４）によって冷却される空気温度のいずれか１つから推定することができる。
【００３４】
制御信号の増加を抑えるための制限としては、請求項２４に記載の発明のように、制御装置（１２０）は、所定回転数（Ｎ１）以上の領域で、制御信号の増加量を一律ゼロとして対応することができる。
【００３５】
また、請求項２５に記載の発明のように、制御装置（１２０）は、所定回転数（Ｎ１）以上の領域で複数の回転数領域を区画して、高回転側の回転数領域での回転数（Ｎ）に対する制御信号の増加割合が、低回転側の回転数領域での回転数（Ｎ）に対する制御信号の増加割合よりも小さくなるようにして対応することができる。
【００３６】
これにより、冷凍サイクル（１１０）の冷房能力、および圧縮機（１１１）の動力を圧縮機（１１１）の回転数（Ｎ）の全領域で適切な値に制御することができる。
【００３７】
制御信号としては、請求項２６に記載の発明のように、電流信号、電圧信号、デューティ比信号のいずれか１つを用いることができる。
【００３８】
請求項２７に記載の発明では、制御装置（１２０）は、冷凍サイクル（１１０）の低圧側熱交換器（１１４）表面のフロストを防止するフロスト防止制御を実行するようにしており、フロスト防止制御の条件となった場合には、圧縮機（１１１）の吐出量低下の制御に優先して、フロスト防止制御を実行することを特徴としている。これにより、確実なフロスト制御が可能となる。
【００３９】
請求項２８に記載の発明では、制御装置（１２０）は、圧縮機（１１１）の作動トルクが所定トルク以下となるように、回転数（Ｎ）が高いほど制御信号に対してより大きな制限を加えて、圧縮機（１１１）の吐出量を低下させることを特徴としている。
【００４０】
これにより、直接的に圧縮機（１１１）の動力を低減することができる。
【００４１】
請求項２９に記載の発明では、制御装置（１２０）は、所定回転数（Ｎ１）より低い回転数領域で、吐出量を最大値にすることを特徴としている。
【００４２】
これにより、不足がちとなりやすい低回転数領域での冷媒の吐出量を充分に確保して、高い冷房能力を発揮することができる。
【００４３】
請求項３０に記載の発明では、制御装置（１２０）は、所定回転数（Ｎ１）より低い回転数領域で、回転数（Ｎ）に応じて設定される制御信号に対して所定量を加えた増加制御信号を用いて、吐出量を決定することを特徴としている。
【００４４】
これにより、不足がちとなりやすい低回転数領域での冷媒の吐出量を確実に確保して、充分な冷房能力を発揮することができる。
【００４５】
また、請求項３１に記載の発明のように、圧縮機（１１１）によって圧縮された冷媒の圧力が臨界圧力を超えて使用される冷凍サイクル装置を対象として好適である。
【００４６】
冷媒としては、請求項３２に記載の発明のように、二酸化炭素とすることができる。
【００４７】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における車両用冷凍サイクル装置（以下、冷凍サイクル装置）１００について、図１〜図４を用いて説明する。尚、図１は冷凍サイクル装置１００の全体構成を示す模式図、図２は制御装置１２０が実行する制御フローチャート、図３は圧縮機１１１の吐出容量を決定するためのマップ、図４は車速に対する冷房能力、消費動力を示すグラフである。
【００４９】
図１に示すように、冷凍サイクル装置１００は、図示しないエンジンを走行用駆動源とする車両に搭載されて、車室内の冷房（空調）を行うものであり、主に冷凍サイクル１１０、制御装置１２０等から構成されている。ここでは、冷凍サイクル１１０内を循環する冷媒としては二酸化炭素（ＣＯ２）を用いており、高圧側圧力が臨界圧力よりも高い状態で使用される場合を有している。
【００５０】
冷凍サイクル１１０は、圧縮機１１１、室外熱交換器１１２、膨張弁１１３、室内熱交換器１１４、アキュムレータ１１５が環状に順次接続されて形成されている。そして、室外熱交換器１１２および膨張弁１１３の間を流れる高圧側冷媒（高温冷媒）と、アキュムレータ１１５および圧縮機１１１の間を流れる低圧側冷媒（低温冷媒）との間で熱交換する内部熱交換器１１６が配設されている。
【００５１】
上記冷凍サイクル１１０を構成する各機器１１１〜１１６のうち、室内熱交換器１１４は後述する空調ケース１１７内に収容されて、送風ユニット１１８と共に車室内（インストルメントパネル内）に配設され、他の機器（１１１〜１１３、１１５、１１６）は車両のエンジンルーム内に配設されている。
【００５２】
圧縮機１１１は、冷媒を高温高圧に圧縮して室外熱交換器１１２側へ吐出する流体機械である。エンジンクのランクプーリと圧縮機１１１のプーリとがベルトによって接続されており、圧縮機１１１はエンジンによって駆動されるようになっている。また、圧縮機１１１は、１回転当たりの吐出容量が調整可能な可変容量型圧縮機としており、ここでは例えば斜板式のものが採用されている。尚、圧縮機１１１から吐出される冷媒の吐出量は、上記１回転当たりの吐出容量に圧縮機１１１の回転数（以下、圧縮機回転数Ｎ）を乗じたものとなる。
【００５３】
圧縮機１１１の斜板（図示省略）は、圧縮機回転軸と共に回転するように圧縮機１１１内の斜板室に配設されており、斜板にはシリンダ内を摺動するピストンが連結されている。そして、圧縮機１１１には図示しない流量制御弁が設けられており、この流量制御弁の弁開度が調整されることで、斜板室内の圧力（吐出圧力と吸入圧力との中間となる中間圧力）が調整され、圧縮機回転軸に対する斜板の傾斜角度が変更される。そして、斜板の傾斜角度の変更に伴ってピストンのストロークが変更されることで、１回転当たりの吐出容量がほぼ０となる最小吐出容量から圧縮機１１１として吐出しうる最大吐出容量まで連続的に調整されるようになっている。
【００５４】
上記流量制御弁の弁開度は、後述する制御装置１２０から出力される制御信号（例えば電流信号）によって調整されるようになっている。即ち、圧縮機１１１の吐出容量（吐出量）は、制御装置１２０によって制御される。ここでは、電流信号を増加するほど、圧縮機１１１の吐出容量が大きくなる側に変化するようになっている。
【００５５】
そして、圧縮機１１１の吐出側（圧縮機１１１と室外熱交換器１１２との間）には吐出された冷媒の圧力（以下、高圧側圧力Ｐｄ）を検出する圧力センサ１１１ａが設けられており、この圧力センサ１１１ａによって検出された高圧側圧力信号は、後述する制御装置１２０に入力されるようになっている。
【００５６】
室外熱交換器１１２は、車両のエンジンルームの前方（例えばグリルの後方）に配置されて、圧縮機１１１から吐出された冷媒とエンジンルーム内に流入する外気との間で熱交換することで冷媒を冷却する熱交換器である。
【００５７】
膨張弁１１３は、室外熱交換器１１２（内部熱交換器１１６）から流出される冷媒を減圧する（低温低圧にする）減圧手段である。この膨張弁１１３は、室外熱交換器１１２から流出される冷媒の温度に応じて膨張弁１１３の弁開度が調整される機械式膨張弁としている。具体的には、室外熱交換器１１２から流出される冷媒の温度を検出し、より最適効率に近い冷媒圧力になるように高圧を制御している。
【００５８】
室内熱交換器（本発明における低圧側熱交換器に対応）１１４は、空調ケース１１７内で流路全体をよぎるように配設されて、膨張弁１１３で減圧された冷媒と空調ケース１１７内を流通する空調空気との間で熱交換することで空調空気を冷却する熱交換器である。室内熱交換器１１４の空調空気流れ下流側には、冷却された空気温度（本発明における冷却温度に対応し、以下、冷却空気温度Ｔｅ）を検出するサーミスタ１１４ａが設けられており、このサーミスタ１１４ａによって検出された冷却空気温度信号は後述する制御装置１２０に入力されるようになっている。
【００５９】
アキュムレータ１１５は、室内熱交換器１１４から流出された冷媒を受け入れ、冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒および底部付近の少量の液冷媒（オイルが溶け込んでいる）を内部熱交換器１１６を介して圧縮機１１１側へ吸入させるレシーバである。
【００６０】
内部熱交換器１１６は、室外熱交換器１１２から流出される高温冷媒を過冷却し、また室内熱交換器１１４（アキュムレータ１１５）から流出される低温冷媒を過熱して、室外熱交換器１１２におけるエンタルピ差を増大させて冷房能力を高める熱交換器である。
【００６１】
尚、空調ケース１１７の一端側には、送風機１１８ｂを備える送風ユニット１１８が設けられており、この送風ユニット１１８によって上記空調空気が室内熱交換器１１４に供給されるようになっている。また、送風ユニット１１８の空調空気取り入れ部には、内外気選択手段としての内外気切替えドア１１８ａが設けられている。内外気切替えドア１１８ａは、後述する制御装置１２０によって回動制御されて、空調空気取り入れ部の開口位置を変更することで、空調空気として車両の内気、あるいは外気のいずれかを選択できるようになっている。
【００６２】
また、空調ケース１１７内には、上記室内熱交換器１１４に加えて、暖房器としてのヒータコア１１７ａが配設されている。ヒータコア１１７ａは室内熱交換器１１４に対して空調空気流れ下流側に配置されている。ヒータコア１１７ａは、エンジンとの間で循環される温水を加熱源として自身を流通する空調空気を加熱する熱交換器である。尚、ヒータコア１１７ａと空調ケース１１７との間にはヒータコア１１７ａをバイパスして空調空気が流通するバイパス流路１１７ｂが形成されている。
【００６３】
ヒータコア１１７ａには、エアミックスドア１１７ｃが設けられている。エアミックスドア１１７ｃは、ここでは回動式のドアとしており、エアミックスドア１１７ｃの開度に応じて、ヒータコア１１７ａを流通する加熱空気とバイパス流路１１７ｂを流通する冷却空気との流量割合が調整されて、ヒータコア１１７ａ下流側の空調空気温度（車室内の内気温度に相関）が調整されるようになっている。例えば、エアミックスドア１１７ｃがヒータコア１１７ａの全面を覆うように全閉状態となると室内熱交換器１１４による最大冷却（Ｍａｘｃｏｏｌ）モードとなり、逆にエアミックスドア１１７ｃが上記全閉状態からバイパス流路１１７ｂを塞ぐように全開状態となるとヒータコア１１７ａによる最大加熱（Ｍａｘｈｏｔ）モードとなる。エアミックスドア１１７ｃの開度は後述する制御装置１２０によって制御されるようになっている。
【００６４】
空調ケース１１７のヒータコア１１７ａ最下流側は、車室内に向けて開口する複数の吹出し口へ接続されており、上記エアミックスドア１１７ｃによって温度調整された空調空気が、選択された吹出し口から車室内に吹出されるようになっている。
【００６５】
制御手段としての制御装置１２０は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、予め設定されたプログラムに従って圧力センサ１１１ａからの高圧側圧力信号、サーミスタ１１４ａからの冷却空気温度信号、内気センサ１２１からの内気温度信号、図示しない車速センサ（車速検出手段）からの車速信号、図示しないエンジン回転数センサからのエンジン回転数信号、図示しない外気温センサ（熱負荷検出手段）からの外気温度信号および図示しない操作パネルで乗員が設定する設定温度信号に対する演算処理を行うと共に、圧縮機１１１の作動および吐出量制御、送風ユニット１１８の内外気切替えドア１１８ａの位置制御、送風機１１８ｂの作動制御、エアミックスドア１１７ｃの開度制御を行う。
【００６６】
次に、上記構成に基づく作動について図２、図３を加えて説明する。
【００６７】
制御装置１２０は、乗員からの冷房要求に基づいて冷凍サイクル１１０を作動させる。まず、ステップＳ１００で圧力センサ１１１ａ、サーミスタ１１４ａ、内気センサ１２１、車速センサ、エンジン回転数センサ、外気温センサ、操作パネルから、高圧側圧力信号、冷却空気温度信号、内気温度信号、車速信号、エンジン回転数信号、外気温度信号および設定温度信号を読込む。
【００６８】
次に、ステップＳ１１０で冷凍サイクル１１０の冷房負荷（本発明における熱負荷に対応）を演算する。ここでは冷房負荷を外気温度として捉えることで対応している。次に、ステップＳ１２０で車速を演算する。これは、車速センサから得られる車速信号をそのまま用いる。
【００６９】
次に、ステップＳ１３０で冷凍サイクル１１０の冷房負荷条件および車両の走行条件が高負荷高速条件にあるか否かを判定する。ここで、高負荷高速条件というのは、ステップＳ１１０で演算した冷房負荷（外気温度）が予め定めた所定冷房負荷（例えば外気温度３０℃）より高く、且つ、ステップＳ１２０で演算した車速が予め定めた所定車速（例えば６０ｋｍ／ｈ）より高い場合に対応する条件としたものである。
【００７０】
ステップＳ１３０で高負荷高速条件でない（ＮＯ）と判定すると、ステップＳ１４０で、制御装置１２０は圧縮機１１１の吐出量を冷房負荷に応じた吐出量となるように通常制御する。即ち、車室内温度（内気温度）が乗員の設定する設定温度として得られるように、外気温度、内気温度等からヒータコア１１７ａ下流側の空調空気に対する目標温度（以下、目標吹出し温度）を演算する。また、室内熱交換器１１４における冷却空気温度Ｔｅが所定温度（例えば３℃）となるように、圧縮機１１１の吐出量を制御する。つまり、流量制御弁を介して圧縮機１１１の吐出容量を調整することで、この吐出容量と圧縮機回転数Ｎとの積によって得られる吐出量を制御する。圧縮機回転数Ｎはエンジン回転数とプーリ比（圧縮機１１１のプーリ径に対するエンジンのクランクプーリ径の比）との積から得られる。そして、ヒータコア１１７ａ下流側の空調空気温度が目標吹出し温度となるように、エアミックスドア１１７ｃの開度を制御する。尚、制御装置１２０は、乗員の設定する内外気信号（内気選択あるいは外気選択）に応じて、内外気切替えドア１１８ａの位置を制御する。また、制御装置１２０は、圧力センサ１１１ａから得られる高圧側圧力信号が所定圧力を超えると、冷凍サイクル１１０保護のためにその作動を停止する。
【００７１】
一方、ステップＳ１３０で高負荷高速条件である（ＹＥＳ）と判定すると、ステップＳ１５０に進む。
【００７２】
ここで、車速の高い高速条件においては、室外熱交換器１１２に流入する外気の流量が増加して、室外熱交換器１１２での放熱能力が増加して、その分、室内熱交換器１１４での冷房能力が増加する（図４中の白丸特性）。また、本実施形態のようなエンジン駆動式の圧縮機１１１を用いる場合に、高速条件においては、エンジン回転数と共に圧縮機１１１の回転数も増加されて、吐出量（冷房能力）が増加する。よって、高速条件におけるエンジン回転数に対応する圧縮機回転数（所定回転数Ｎ１）以上となる回転数領域では、上記内容を踏まえて、ステップＳ１５０では圧縮機１１１の吐出量を低下させるために、図３に示すマップに基づいて吐出容量の低減量を演算する。
【００７３】
図３に示すマップは、圧縮機回転数（Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３・・・）をパラメータとして、外気温度（冷房負荷）に対する圧縮機１１１の吐出容量（％）を関係付けたものとしている。更に具体的には、このマップでは、所定冷房負荷に対応する外気温度（例えば３０℃）以上において、外気温度が高くなるほど、吐出容量が所定吐出容量から最大吐出容量（１００％）に向けて大きくなるように、即ち最大吐出容量（１００％）に対する差（低減量）が小さくなるようにしている。また、圧縮機回転数が高いほど（Ｎ１からＮ３側になるほど）、最大吐出容量（１００％）に対する差（低減量）が大きくなるようにしている。
【００７４】
通常、外気温度（冷房負荷）の高い高負荷条件においては、圧縮機１１１の吐出量が大きくなるように制御されるが（最大吐出容量１００％）、ここではその時の外気温度と圧縮機回転数Ｎに応じて、吐出量が低減されるように吐出容量を決定する（例えば吐出容量８０％）。
【００７５】
そして、ステップＳ１６０で、その低減した吐出量で圧縮機１１１を作動させる。
【００７６】
以上のように、本実施形態では、所定の圧縮機回転数（Ｎ１）以上となる高負荷高速条件において圧縮機１１１の吐出量を低減するようにしているので、図４中の斜線ハッチング棒グラフに示すように、圧縮機１１１の動力を低減することができる。ひいては、エンジンの動力を低減することができ、エンジンの燃費を向上させることができる。
【００７７】
また、図４中の黒丸特性のように、吐出量低下により冷凍サイクル１１０の冷房能力を低下させて、停止時や低速走行時での冷房能力との差を小さくすることができるので、乗員の冷房フィーリングの悪化を抑制することができる。
【００７８】
また、圧縮機１１１の吐出量を低減する際に、外気温度（冷房負荷）が大きいほど吐出量の低減量を小さくし、圧縮機１１１の回転数が大きいほど吐出量の低減量を大きくしているので、冷凍サイクル１１０の冷房能力を過度に落とすことなく、圧縮機１１１の省動力、冷房フィーリングの悪化抑制ができる。
【００７９】
（第１実施形態の変形例）
上記第１実施形態では、ステップＳ１６０で外気温度（冷房負荷）と圧縮機回転数Ｎとに基づいて圧縮機１１１の吐出量の低減量を決定したが、圧縮機回転数Ｎのみに基づいて圧縮機１１１の吐出量の低減量を決定するようにしても良い。
【００８０】
また、圧縮機１１１の吐出量を低減させるに当たっては、図３で説明したマップを用いることなく、予め定めた所定吐出量以下となるようにしても良い。これにより、所定吐出量を上限として圧縮機１１１の動力を確実に抑えると共に、必要最小限の冷房能力を得て、停止時や低速走行時の冷房能力との乖離を更に小さくすることができる。
【００８１】
また、圧縮機１１１の吐出量（吐出容量）を調整する際に、制御装置１２０は電流信号を用いたが、これに代えて電圧信号としても良い。また、吐出量を調整する信号はデューティ比で出力するものでも良い。
【００８２】
また、可変容量型の圧縮機１１１として、上記電流信号（電圧信号、デューティ比）を大きくするほど圧縮機１１１の吐出容量が大きくなるものとしたが、逆の特性となるようにしても良い。
【００８３】
また、制御装置１２０は、ステップＳ１３０において高負荷高速条件であると判定した後に、空調空気取り入れ部における内外気切替えドア１１８ａの開口位置を判定し、この開口位置が外気導入側である場合に、上記圧縮機１１１の吐出量低下制御を行うようにしても良い。外気温度は冷房負荷の大小に直接的に関連する特性値であるため、外気が選択されている場合に、本制御を用いて好適となる。
【００８４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５〜図７に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、高負荷高速条件判定後の圧縮機１１１の吐出量低減方法を変更したものである。
【００８５】
図５に示すフローチャートは、図２で説明したフローチャートに対してステップＳ１５０をステップＳ１５１に変更したものである。本実施形態では、制御装置１２０は、ステップＳ１３０で高負荷高速条件であると判定すると（ＹＥＳ）、ステップＳ１５１で、図６に示すマップに基づいて室内熱交換器１１４における冷却空気温度Ｔｅの目標値（目標温度ＴＥＯ）を外気温度に応じて決定するようにしている。
【００８６】
即ち、図６に示すマップでは、外気温度（冷房負荷）が大きいほど、目標温度ＴＥＯを大きく設定するようにしており、冷凍サイクル１１０の目標冷房能力が小さくなるようにしている。更に具体的には、外気温度が高いほど、室内熱交換器１１４における冷却空気温度の目標温度ＴＥＯを例えば上記第１実施形態で説明した所定温度３℃に対して、５℃、１０℃と言うように大きく設定する。すると、それだけ圧縮機１１１の吐出量は少なくて済むことになる。よって、外気温度に応じた目標温度ＴＥＯを満たすための吐出量を算出する。
【００８７】
そして、ステップＳ１６０でその吐出量となるように吐出量を低減して圧縮機１１１を作動させる。
【００８８】
これにより、冷凍サイクル１１０の冷房能力が過度に低下されることなく、高負荷高速条件下での吹出し温度が上昇され（図７中の黒丸特性）、その分、圧縮機１１１の動力低減を図ることができ（図７中の斜線ハッチング棒グラフ）、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図８に示す。第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、高負荷高速条件判定後の圧縮機１１１の吐出量低減方法を変更したものである。
【００９０】
図８に示すフローチャートは、図２で説明したフローチャートに対してステップＳ１５０をステップＳ１５２に変更したものである。本実施形態では、制御装置１２０は、ステップＳ１３０で高負荷高速条件（圧縮機回転数Ｎが所定回転数Ｎ１よりも高い条件）であると判定すると（ＹＥＳ）、ステップＳ１５２で、図３で説明した外気温度、圧縮機回転数（Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３）等に係わらずに圧縮機１１１の作動トルクが予め定めた低トルク側の所定トルクとなるようにする。所定トルクというのは、そのトルクによって得られる吐出量で所定冷房能力を確保可能とする値である。
【００９１】
ステップＳ１６０では、圧縮機１１１の作動トルクを上記所定トルクに変更することで吐出量を低減して圧縮機１１１を作動させる。
【００９２】
これにより、直接的に圧縮機１１１の動力を低減することができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
尚、ステップＳ１５２では圧縮機１１１の作動トルクが所定トルクとなるようにしたが、これに代えて、圧縮機１１１の消費動力が予め定めた低動力側の所定動力以下となるように変更することで、吐出量を低減するようにしても良い。
【００９４】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を図９、図１０に示す。第４実施形態は、上記第１実施形態に対して、エンジン制御用のエンジン制御装置１３０と制御装置１２０との信号授受を行い、エンジン側の要求を元に圧縮機１１１の吐出量を決定するようにしたものである。
【００９５】
エンジン制御装置１３０は、走行条件に応じてエンジンに対する燃料の供給量および供給タイミング等を調整し、総合的にエンジンの作動を制御するものである。エンジンはオルタネータ、冷却水ポンプ、および本圧縮機１１１等を駆動するようになっており、これらオルタネータ、冷却水ポンプ、および本圧縮機１１１等はエンジンに対する負荷となる。エンジン制御装置１３０は、走行条件に応じてエンジンの最適な作動を得るために、圧縮機１１１による負荷が過多である場合はその負荷を減少するように、制御装置１２０に対して動力要求値信号を出力するようになっている（図９）。
【００９６】
図１０に示すフローチャートは、図２で説明したフローチャートに対してステップＳ１５０をステップＳ１５３に変更したものである。本実施形態では、制御装置１２０は、ステップＳ１３０で高負荷高速条件（圧縮機回転数Ｎが所定回転数Ｎ１よりも高い条件）であると判定すると（ＹＥＳ）、ステップＳ１５３で、エンジン制御装置１３０から出力される動力要求値信号に基づいて、圧縮機１１１の作動トルクを低減するように定める。
【００９７】
そして、ステップＳ１６０で、エンジンの最適な作動を得るための圧縮機１１１の作動トルクとなるように、圧縮機１１１の作動トルクを低減することで吐出量を低減して圧縮機１１１を作動させる。
【００９８】
これにより、エンジンに対する圧縮機１１１の動力の影響を極力小さくして、エンジンの燃費向上に重点を置いた吐出量制御ができる。また、圧縮機１１１の動力低減と共に高負荷高速条件下での冷房能力を低下させて、停止時や低速走行時での冷房能力との差を小さくすることができるので、乗員の冷房フィーリングの悪化を抑制することができる。
【００９９】
尚、エンジン制御装置１３０から制御装置１２０に出力される信号としては、動力要求値信号に代えて動力抑制信号として、この動力抑制信号に対応して圧縮機１１１の作動トルクを所定量低下させるものとしても良い。
【０１００】
また、動力要求値信号の算出（出力）にあたっては、エンジン制御に関る各種制御値を制御装置１２０に入力するようにして、制御装置１２０にて行うようにしても良い。
【０１０１】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態を図１１に示す。第５実施形態は、圧縮機１１１をエンジン駆動式のものに代えて、電動機１１１ｂによって駆動される電動圧縮機１１１Ａとしたものである。
【０１０２】
高負荷高速条件下での電動圧縮機１１１Ａの制御としては、上記第１〜第４実施形態と同様の制御にて対応可能である。但し、吐出量の算出に当たっては、エンジン回転数に代えて電動機１１１ｂの回転数を使用する。
【０１０３】
電動圧縮機１１１ｂの吐出量を低減することで、電動機１１１ｂの消費電力を低減することができ、これにより、エンジンにおけるオルタネータの使用頻度を低減でき、ひいてはエンジンの動力を低減してエンジンの燃費を向上させることができる。
【０１０４】
また、上記第１〜第４実施形態と同様に吐出量低下により冷凍サイクル１１０の冷房能力を低下させて、停止時や低速走行時での冷房能力との差を小さくすることができるので、乗員の冷房フィーリングの悪化を抑制することができる。
【０１０５】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態を図１２〜図１５に示す。第６実施形態は、圧縮機回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以上となる場合に、圧縮機１１１の流量制御弁に与える制御信号に制限を加えて、圧縮機１１１の吐出量を低下させるようにしたものである。
【０１０６】
基本となる冷凍サイクル装置１００のシステム構成は、上記第１〜第５実施形態と同一である。ここでは、圧縮機回転数Ｎに応じて、図１２に示すフローチャートおよび、図１３に示すマップに基づいて圧縮機１１１の吐出量を制御する。
【０１０７】
まず、図１２におけるフローチャートのステップＳ２００で、制御装置１２０は、圧力センサ１１１ａから高圧側圧力Ｐｄを検出し、ステップＳ２１０で、図示しないエンジン回転数センサからエンジン回転数Ｎｅを検出する。
【０１０８】
次に、ステップＳ２２０で、上記エンジン回転数Ｎｅと第１実施形態で説明したプーリ比との積から圧縮機回転数Ｎを算出する。そして、ステップＳ２３０で、図１３に示すマップから狙いの回転数Ｎｃａｌを算出する。
【０１０９】
狙いの回転数Ｎｃａｌというのは、実際に作動している圧縮機１１１の実回転数に対して、対応付けされたものである。即ち、実回転数が所定回転数Ｎ１に達するまでは、狙いの回転数Ｎｃａｌは実回転数に対して比例関係（ここでは１対１）となるように対応付けされるが、所定回転数Ｎ１以上においては、狙いの回転数Ｎｃａｌは一律で同一（増加量がゼロ）の値（Ｎ１）となるように対応付けされるようにしている。つまり、所定回転数Ｎ１以上においては、圧縮機回転数Ｎを実回転数よりも小さくなる回転数と見なして取扱うものとしている。
【０１１０】
次に、ステップＳ２４０でサーミスタ１１４ａから冷却空気温度Ｔｅを検出し、更に、ステップＳ２５０で、上記冷却空気温度Ｔｅから圧縮機１１１の吸入圧力（以下、低圧側圧力Ｐｓ）を推定する。
【０１１１】
低圧側圧力Ｐｓの推定にあたっては以下のように行う。即ち、冷凍サイクル１１０作動時のモリエル線図での冷媒の飽和特性を用いて、冷却空気温度Ｔｅから室内熱交換器１１４の冷媒出口側における冷媒温度を推定すると共に、この冷媒温度から冷媒圧力を推定する。そして、推定した冷媒圧力に対して室内熱交換器１１４と圧縮機１１１との間の冷媒配管の圧力損失分を差し引いて低圧側圧力Ｐｓとして推定する。
【０１１２】
そして、ステップＳ２６０で流量制御弁に与える制御信号を設定すると共に、設定された制御信号を用いて圧縮機１１１の吐出量を制御する。ここでは、流量制御弁は、制御信号が増加するほど、圧縮機１１１の吐出量を大きくなる側に変化させるものとしている。また、制御信号はデューティ比の信号（以下、Ｄｕｔｙｍａｘ）としており、Ｄｕｔｙｍａｘは、圧縮機１１１の狙いの回転数Ｎｃａｌ、高圧側圧力Ｐｄ、および低圧側圧力Ｐｓの関数として算出されるものとしている。具体的には、Ｄｕｔｙｍａｘは以下の数式１のように表すことができる。
【０１１３】
（数１）
Ｄｕｔｙｍａｘ＝ａ×Ｎｃａｌ＋ｂ×（Ｐｄ＋ｃ×Ｐｓ）＋ｄ
ただし、ａ、ｂ、ｃ、ｄは定数である。
【０１１４】
数式１によって算出されるＤｕｔｙｍａｘは、狙いの回転数Ｎｃａｌ、高圧側圧力Ｐｄ、および低圧側圧力Ｐｓがそれぞれ増加すれば、大きくなり、これに伴い圧縮機１１１の吐出量を増加させる。しかしながら、圧縮機回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以上においては、図１３で説明したように、狙いの回転数Ｎｃａｌが実回転数よりも小さくなるようにしているので、制御信号（Ｄｕｔｙｍａｘ）は、圧縮機回転数Ｎが大きくなるほど、その増加が抑えれるように制限されることになり、それに伴い、圧縮機１１１の吐出量も設定し得る最大吐出量に対して小さい側に制御されることになる。
【０１１５】
更に、狙いの回転数Ｎｃａｌは、所定回転数Ｎ１以上で、一律で同一の値（Ｎ１）となるようにしているので、仮に高圧側圧力Ｐｄ、低圧側圧力Ｐｓの条件が同一とすると、吐出量は、所定回転数Ｎ１以上では、増加されることなく、同一のまま抑えられることになる。
【０１１６】
図１４、図１５は、本実施形態における圧縮機回転数Ｎに対する冷凍サイクル装置１００の冷房能力、および圧縮機１１１の消費動力を従来技術との比較で示したものである。所定回転数Ｎ１以上では、上記のように圧縮機１１１の吐出量が低下されて（抑えられて）、冷房能力、消費動力の上昇が抑えられている。
【０１１７】
このように、本実施形態では、所定回転数Ｎ１以上となる圧縮機１１１の高回転領域において、制御信号（Ｄｕｔｙｍａｘ）を制限することで過剰となりがちな冷媒の吐出量を抑えて、圧縮機１１１の消費動力を小さくすることができるので、容易且つ確実に圧縮機１１１の消費動力を低減することができる。また、吐出量低下により冷凍サイクル装置１００の冷房能力を低下させて、停止時や低速走行時（圧縮機１１１の低回転領域）での冷房能力との差を小さくすることができるので、乗員の冷房フィーリングの悪化を抑制することができる。
【０１１８】
また、制御信号（Ｄｕｔｙｍａｘ）を、圧縮機回転数Ｎに基づく狙いの回転数Ｎｃａｌに加えて、高圧側圧力Ｐｄ、低圧側圧力Ｐｓの条件も加味して設定するようにしているので、冷凍サイクル１１０における熱バランスを加味した条件での制御信号の設定が可能となり、より適切な制御信号とすることができる。
【０１１９】
尚、本実施形態では、圧縮機１１１の吐出量を調整するための流量制御弁への制御信号は、大きくするほど吐出量が大きくなるものとしたが、逆の特性となるものとしても良い。また、制御信号としては、デューティ比信号（Ｄｕｔｙｍａｘ）に代えて、電流信号、電圧信号としても良い。
【０１２０】
また、本実施形態のステップＳ２５０における低圧側圧力Ｐｓの推定にあたっては、冷却空気温度Ｔｅに代えて、冷凍サイクル１１０の低圧側配管の温度（例えば室内熱交換器１１４の出口側配管表面温度）、室内熱交換器１１４の表面温度（例えばヘッダタンク部、フィン等の表面温度）等を用いるようにしても良い。また、冷凍サイクル１１０の低圧側圧力（例えば室内熱交換器１１４の出口側冷媒圧力）を直接的に圧力センサによって検出するようにしても良い。
【０１２１】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態を図１６、図１７に示す。第７実施形態は、上記第６実施形態に対して、制御信号の設定方法を変更したものである。
【０１２２】
圧縮機１１１の吐出量の制御に関しては、図１６に示すフローチャートを用いるようにしているが、基本の流れは上記第６実施形態の図１２と同一である。但し、ステップＳ２３０をステップＳ２３１として、このステップＳ２３１で、図１７に示すマップに基づきＤｕｔｙｍａｘを設定するようにしている。
【０１２３】
図１７に示すマップでは、所定回転数Ｎ１以上の領域に複数の区画設定用の回転数ポイント（Ｎ２、Ｎ３）を予め定めて、Ｎ１〜Ｎ２となる低回転側の回転数領域と、Ｎ２〜Ｎ３となる高回転側の回転数領域とを区画している。そして、低回転側の回転数領域での狙いの回転数Ｎｃａｌの増加割合（関係線図の第１勾配）は１よりも小さくなるようにして、且つ、低回転側の回転数領域での狙いの回転数Ｎｃａｌの増加割合（関係線図の第１勾配）よりも、高回転側の回転数領域での狙いの回転数Ｎｃａｌの増加割合（関係線図の第２勾配）のほうが小さくなるようにしている。更に、Ｎ３以上では、増加割合をゼロとしている。
【０１２４】
よって、狙いの回転数Ｎｃａｌは、所定回転数Ｎ１以上では、基本的に実回転数Ｎよりも小さい側に抑えられながら、且つ、実回転数Ｎの増加に対して狙いの回転数Ｎｃａｌの増加割合が順次小さくなるように関係付けられている。図１７中の狙いの回転数Ｎ１１、Ｎ２１、Ｎ３１は、それぞれ、
Ｎ１１≦Ｎ１、Ｎ２１＜Ｎ２、Ｎ３１＜Ｎ３
の関係となっている。
【０１２５】
このように設定される狙いの回転数Ｎｃａｌを用いて、ステップＳ２６０で流量制御弁に与える制御信号（Ｄｕｔｙｍａｘ）を設定すると共に、設定された制御信号を用いて圧縮機１１１の吐出量を制御する。
【０１２６】
制御信号（Ｄｕｔｙｍａｘ）は、圧縮機回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以上においては、圧縮機回転数Ｎが大きくなるほど、順次その増加割合が抑えられるように制限されることになり、それに伴い、圧縮機１１１の吐出量も設定し得る最大吐出量に対して小さい側に制御されると共に、圧縮機回転数Ｎが大きくなるほど、順次その増加割合が抑えられるように制御されることになる。
【０１２７】
これにより、冷凍サイクル装置１００の冷房能力、および圧縮機１１１の消費動力を圧縮機回転数Ｎの全領域で適切な値に制御することができる。
【０１２８】
（第８実施形態）
冷凍サイクル装置１００においては、運転中に室内熱交換器１１４の表面に発生する霜（フロスト）を除去するためのフロスト防止制御を実行するようにしている。本実施形態は、上記第６、第７実施形態における圧縮機１１１の吐出量低下制御と、上記フロスト制御との関係を明確にしたものである。
【０１２９】
制御装置１２０は、圧縮機回転数Ｎが所定回転数Ｎ１より高い場合に吐出量低下制御を実行する中で、フロスト制御の実行が必要となると、吐出量低下制御を停止して、フロスト制御の実行を優先させる。
【０１３０】
フロスト制御においては、通常、室内熱交換器１１４における冷媒の温度が低下しすぎて空調空気中の水分が霜となって室内熱交換器１１４の表面に発生するものであり、フロスト制御においては、制御装置１２０は、吐出量低下制御以上に吐出量を低下させる、あるいは圧縮機１１１の作動を停止させる。これにより、確実なフロスト制御が可能となる。
【０１３１】
（第９実施形態）
上記第６〜第８実施形態では、圧縮機回転数Ｎに基づく狙いの回転数Ｎｃａｌによって制御信号に対して制限を加え、圧縮機１１１の吐出量を低下させるようにしたが、これに代えて、圧縮機回転数Ｎが所定回転数Ｎ１以上で、圧縮機１１１の作動トルクが予め定めた所定トルク以下となるような制御信号を生成して、吐出量を低下させるようにしても良い。これにより、直接的に圧縮機１１１の消費動力を低減することができる。
【０１３２】
（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態を図１８に示す。第１０実施形態は、所定回転数Ｎ１よりも小さい側となる低回転領域での制御信号の設定を明確にしたものである。
【０１３３】
例えば、上記第７実施形態に対して、所定回転数Ｎ１よりも小さい側の低回転領域では、制御信号（Ｄｕｔｙｍａｘ）としては、取り得る最大値（ＭａｘＤｕｔｙ）に固定することができる。
【０１３４】
これにより、停止時や低速走行時等の低回転数領域で不足がちとなりやすい冷媒の吐出量を充分に確保して、高い冷房能力を発揮することができる。
【０１３５】
尚、低回転領域での制御信号の設定方法としては、その他、図１９、図２０に示すように、圧縮機回転数Ｎ１に応じて設定される制御信号値に所定量（マージンα）を加えた増加制御信号として設定するようにしても良い。この場合の制御信号（Ｄｕｔｙｍａｘ）は、以下の数式２のように表すことができる。
【０１３６】
（数２）
Ｄｕｔｙｍａｘ＝ａ×Ｎｃａｌ＋ｂ×（Ｐｄ＋ｃ×Ｐｓ）＋ｄ＋α
但し、αは圧縮機回転数ＮがＮ１以上ではゼロとする。
【０１３７】
マージンαとしては図２０に示すように、所定回転数Ｎ１の近傍（Ｎ１ａとＮ１との間）でヒステリシスを持つように設定すると良く、制御時のハンチングを防止できる。
【０１３８】
（その他の実施形態）
上記第１〜第５実施形態では、冷凍サイクル１１０の熱負荷（冷房負荷）を外気温度として捉えたが、これに限らず、冷媒の圧力（例えば圧力センサ１１１ａからの高圧側圧力信号）、車室内温度（内気温度）、室内熱交換器１１４における冷却温度（冷却空気温度Ｔｅ）として捉えるようにしても良い。あるいは、上記圧力、温度の組合せとして捉えても良い。上記のような熱負荷の捉え方をする場合は、圧力センサ１１１ａ、内気センサ１２１、サーミスタ１１４ａがそれぞれ熱負荷検出手段となる。
【０１３９】
また、エンジン回転数センサを車速検出手段として、車両の車速をエンジン回転数から捉えるようにしても良い。
【０１４０】
また、室内熱交換器１１４における冷却温度は、室内熱交換器１１４前後、あるいはこの熱交換器１１４を流通する冷媒温度としたり、室内熱交換器１１４の代表部位温度等としても良い。
【０１４１】
また、上記第１〜第１０実施形態において、冷凍サイクル１１０の高圧側圧力Ｐｄは臨界圧力を超える領域で使用されるものに限らず、臨界圧力以下で使用されるものとしても良い。更に、使用される冷媒は二酸化炭素に限らず、他のＨＦＣ１３４ａ等のフロン系の冷媒としても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】第１実施形態における車両用冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態における制御装置が実行する制御フローチャートである。
【図３】第１実施形態における圧縮機の吐出容量を決定するためのマップである。
【図４】第１実施形態における車速に対する冷房能力、消費動力を示すグラフである。
【図５】第２実施形態における制御装置が実行する制御フローチャートである。
【図６】第２実施形態における目標温度ＴＥＯを決定するためのマップである。
【図７】第２実施形態における車速に対する吹出し温度、消費動力を示すグラフである。
【図８】第３実施形態における制御装置が実行する制御フローチャートである。
【図９】第４実施形態における車両用冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。
【図１０】第４実施形態における制御装置が実行する制御フローチャートである。
【図１１】第５実施形態における車両用冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。
【図１２】第６実施形態における制御装置が実行する制御フローチャートである。
【図１３】第６実施形態における狙いの回転数を算出するためのマップである。
【図１４】第６実施形態における圧縮機回転数と冷房能力との関係を示すグラフである。
【図１５】第６実施形態における圧縮機回転数と圧縮機消費動力との関係を示すグラフである。
【図１６】第７実施形態における制御装置が実行する制御フローチャートである。
【図１７】第７実施形態における狙いの回転数を算出するためのマップである。
【図１８】第１０実施形態における圧縮機回転数に対する制御信号値を示すグラフである。
【図１９】第１０実施形態の変形例における圧縮機回転数に対する制御信号値を示すグラフである。
【図２０】図１９のマージンの設定方法を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４３】
１００  車両用冷凍サイクル装置
１１０  冷凍サイクル
１１１  圧縮機
１１１Ａ  電動圧縮機
１１１ｂ  電動機
１１４  室内熱交換器（低圧側熱交換器）
１１８ａ  内外気切替えドア（内外気選択手段）
１２０  制御装置
１３０  エンジン制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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