(57)【要約】【課題】  エジェクタサイクルの低負荷時（低温内気モード時）に冷媒流量不足による性能低下を防止することのできる冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】  制御装置１０は、吐出圧力センサ８で検知した吐出圧力Ｐｈが第１所定圧力Ｐ１以下の場合は可変絞り機構７を開く側に制御し、吐出圧力Ｐｈが第２所定圧力Ｐ２以上となったら通常制御に復帰させる。  これにより、吐出圧力Ｐｈが所定圧以下になった場合に、可変絞り機構７を全開、もしくは略全開に近い所定開度に制御すると駆動流の減少がないため、回収できる減圧損失エネルギーもそこそこ確保できるため吸引流側も充分な流量を流すことが可能になる。すなわち、成績係数ＣＯＰは最大ではなくとも、エバポレータ６では必要な冷房能力を確保できることとなる。【選択図】    図３
2004301491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を気液分離する気液分離器（４）と、
前記気液分離器（４）より吸入した冷媒を圧縮して吐出する冷媒圧縮機（１）と、
前記冷媒圧縮機（１）より吐出された高温高圧の冷媒を放熱させる冷媒放熱器（２）と、
前記気液分離器（４）より流入した低温低圧の冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器（６）と、
前記冷媒放熱器（２）よりも冷媒の流れ方向下流側に接続された高圧入口部（１１）、前記冷媒蒸発器（６）よりも冷媒の流れ方向下流側に接続された低圧入口部（１２）、および前記高圧入口部（１１）より流入した冷媒を噴出するノズル（１３）を有し、前記ノズル（１３）から噴出する冷媒回りの圧力低下を利用して、前記ノズル（１３）から噴出する冷媒と前記低圧入口部（１２）から吸引した冷媒とを混合させながら昇圧させて前記気液分離器（４）へ吐出するエジェクタ（３）と、
前記冷媒圧縮機（１）の吐出冷媒回路に設けられ、絞り開度を制御することにより高圧冷媒の圧力を制御する可変絞り手段（７）と、
前記冷媒圧縮機（１）が吐出する吐出圧力（Ｐｈ）を検知する吐出圧力検知手段（８）と、
前記冷媒放熱器（２）から流出する冷媒温度（Ｔｇｃ）を検知する冷媒温度検知手段（９）と、
これらの冷凍サイクル機器の作動を制御する制御手段（１０）とを備え、
前記制御手段（１０）は通常制御として、前記冷媒温度検知手段（９）にて前記冷媒温度（Ｔｇｃ）を検知し、内部に記憶保持した最適高圧制御マップに基づき前記吐出圧力（Ｐｈ）が最適高圧（Ｐｅ）となるよう前記可変絞り手段（７）を制御する冷凍サイクル装置において、
前記制御手段（１０）は、前記吐出圧力検知手段（８）で検知した前記吐出圧力（Ｐｈ）が第１所定圧力（Ｐ１）以下の場合、前記可変絞り手段（７）を開く側に制御し、前記吐出圧力（Ｐｈ）が第２所定圧力（Ｐ２）以上となったら前記通常制御に復帰させることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
冷媒を気液分離する気液分離器（４）と、
前記気液分離器（４）より吸入した冷媒を圧縮して吐出する冷媒圧縮機（１）と、
前記冷媒圧縮機（１）より吐出された高温高圧の冷媒を放熱させる冷媒放熱器（２）と、
前記気液分離器（４）より流入した低温低圧の冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器（６）と、
前記冷媒放熱器（２）よりも冷媒の流れ方向下流側に接続された高圧入口部（１１）、前記冷媒蒸発器（６）よりも冷媒の流れ方向下流側に接続された低圧入口部（１２）、および前記高圧入口部（１１）より流入した冷媒を噴出するノズル（１３）を有し、前記ノズル（１３）から噴出する冷媒回りの圧力低下を利用して、前記ノズル（１３）から噴出する冷媒と前記低圧入口部（１２）から吸引した冷媒とを混合させながら昇圧させて前記気液分離器（４）へ吐出するエジェクタ（３）と、
前記冷媒圧縮機（１）の吐出冷媒回路に設けられ、絞り開度を制御することにより高圧冷媒の圧力を制御する可変絞り手段（７）と、
前記冷媒圧縮機（１）が吐出する吐出圧力（Ｐｈ）を検知する吐出圧力検知手段（８）と、
前記冷媒放熱器（２）から流出する冷媒温度（Ｔｇｃ）を検知する冷媒温度検知手段（９）と、
これらの冷凍サイクル機器の作動を制御する制御手段（１０）とを備え、
前記制御手段（１０）は通常制御として、前記冷媒温度検知手段（９）にて前記冷媒温度（Ｔｇｃ）を検知し、内部に記憶保持した最適高圧制御マップに基づき前記吐出圧力（Ｐｈ）が最適高圧（Ｐｅ）となるよう前記可変絞り手段（７）を制御する冷凍サイクル装置において、
前記制御手段（１０）は、前記冷媒温度検知手段（９）で検知した前記冷媒温度（Ｔｇｃ）が第１所定温度（Ｔ１）以下の場合、前記可変絞り手段（７）を開く側に制御し、前記冷媒温度（Ｔｇｃ）が第２所定温度（Ｔ２）以上となったら前記通常制御に復帰させることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記可変絞り手段（７）を冷媒封入温度式の機械式可変絞り機構としたうえ、感温部（５１）に絞り開度を閉じる方向に付勢する形状記憶部材（５１ａ）を設置し、前記冷媒放熱器（２）から流出して前記感温部（５１）周りを流通する冷媒温度（Ｔｇｃ）が所定温度（Ｔ１）以下の場合、前記形状記憶部材（５１ａ）による付勢力を低下させることで前記絞り開度が開く方向に作動することを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記冷媒封入温度式の機械式可変絞り機構をキャピラリ感温式としたうえ、感温部（５１ｂ）に加熱冷却手段（３１）を設け、前記感温部（５１ｂ）を前記加熱冷却手段（３１）にて加熱もしくは冷却することにより前記絞り開度を制御することを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
冷媒を気液分離する気液分離器（４）と、
前記気液分離器（４）より吸入した冷媒を圧縮して吐出する冷媒圧縮機（１）と、
前記冷媒圧縮機（１）より吐出された高温高圧の冷媒を放熱させる冷媒放熱器（２）と、
前記気液分離器（４）より流入した低温低圧の冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器（６）と、
前記冷媒放熱器（２）よりも冷媒の流れ方向下流側に接続された高圧入口部（１１）、前記冷媒蒸発器（６）よりも冷媒の流れ方向下流側に接続された低圧入口部（１２）、および前記高圧入口部（１１）より流入した冷媒を噴出するノズル（１３）を有し、前記ノズル（１３）から噴出する冷媒回りの圧力低下を利用して、前記ノズル（１３）から噴出する冷媒と前記低圧入口部（１２）から吸引した冷媒とを混合させながら昇圧させて前記気液分離器（４）へ吐出するエジェクタ（３）と、
前記冷媒圧縮機（１）の吐出冷媒回路に設けられ、絞り開度を制御することにより高圧冷媒の圧力を制御する可変絞り手段（７）と、
前記冷媒圧縮機（１）が吐出する吐出圧力（Ｐｈ）を検知する吐出圧力検知手段（８）と、
前記冷媒放熱器（２）から流出する冷媒温度（Ｔｇｃ）を検知する冷媒温度検知手段（９）と、
これらの冷凍サイクル機器の作動を制御する制御手段（１０）とを備え、
前記制御手段（１０）は通常制御として、前記冷媒温度検知手段（９）にて前記冷媒温度（Ｔｇｃ）を検知し、内部に記憶保持した最適高圧制御マップに基づき前記吐出圧力（Ｐｈ）が最適高圧（Ｐｅ）となるよう前記可変絞り手段（７）を制御する冷凍サイクル装置において、
前記制御手段（１０）は、前記吐出圧力（Ｐｈ）を前記最適高圧（Ｐｅ）とするための前記可変絞り手段（７）の第１絞り開度（Ｓ１）を算出すると共に、内部に記憶保持した前記冷媒温度（Ｔｇｃ）に対する所定絞り開度マップに基づき前記冷媒温度（Ｔｇｃ）から前記可変絞り手段（７）の第２絞り開度（Ｓ２）を算出し、前記第１・第２絞り開度（Ｓ１・Ｓ２）を比較して大きい方の開度を選択して実行することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷媒蒸発器（６）へ空調用空気を送風する送風手段（６７）を備えると共に、
前記制御手段（１０）は、前記送風手段（６７）の駆動電圧が所定値より高い場合は前記所定絞り開度マップを絞り開度の大きくなる方向へ可変し、前記駆動電圧が所定値より低い場合は前記所定絞り開度マップを絞り開度の小さくなる方向へ可変することを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
車室内空気の温度を検出する内気温検出手段（８３）と車室外空気の温度を検出する外気温検出手段（８４）とを備えた車両用空調装置（６１）に前記冷凍サイクル装置を適用すると共に、
前記制御手段（１０）は、前記内気温検出手段（８３）もしくは前記外気温検出手段（８４）で検出する前記冷媒蒸発器（６）への送風空気温度が所定値より高い場合は前記所定絞り開度マップを絞り開度の大きくなる方向へ可変し、前記送風空気温度が所定値より低い場合は前記所定絞り開度マップを絞り開度の小さくなる方向へ可変することを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置や電気式温水器に使用される冷凍サイクル装置に関するもので、特にノズル径を負荷変動に応じて変更することが可能なエジェクタを備えた冷凍サイクル装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１４に示したように、コンプレッサ１０１、ガスクーラ１０２、エジェクタ１０３および気液分離器１０４を冷媒配管により環状に連結すると共に、気液分離器１０４で分離された液相冷媒を固定絞り１０５等の減圧装置、エバポレータ１０６を設置したバイパス配管を経てエジェクタ１０３の低圧入口部１０８に吸引させるようにしたエジェクタサイクルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このエジェクタ１０３には、ノズル出口部径（開口面積）が冷煤の循環流量に拘わらず常に一定のノズル出口部径となる固定ノズル１０７が設けられている。
【０００３】
ここで、上記のエジェクタサイクルを例えば車両用空調装置の冷凍サイクルとして用いる場合には、夏場の急速冷房等の高負荷から冬場の除湿等の低負荷まで使用環境の負荷変動範囲が非常に大きく、固定ノズル１０７では負荷変動に充分に対応することができない。そこで、絞り径を負荷変動に応じて、つまりノズル出口部径を冷媒の循環流量に応じて最適に制御する可変絞り機構として、図１５に示したように、ニードル弁によりノズル出口部径（絞り径）を可変できる可変ノズル１０９を設けたエジェクタ１０３を備えたエジェクタサイクルも提案されている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
そして、可変エジェクタを用いた冷凍サイクルでの通常制御は、図４のグラフに示す関係となるよう最適高圧制御圧力に制御を行っている。図４は、ガスクーラ出口冷媒温度Ｔｇｃに対する最適吐出圧力制御線（エジェクタサイクルの成績係数ＣＯＰが最大となる制御ライン）を示すグラフである。
【特許文献１】特開平１１−３７５７７号公報（第２−４頁、図１）
【特許文献２】特開平５−３１２４２１号公報（第２−３頁、図１−図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両用空調装置に適用した冷凍サイクルにおいて、外気温度が低く車速が速いような条件では高圧側冷媒圧力が低くなり、更に冷媒蒸発器の負荷が高い（吸い込み空気温度が高い、もしくは風量が多い）ような条件が加わると低圧側冷媒圧力が高くなり、結果的に冷凍サイクルとして高低圧の冷媒圧力差が小さくなるような状態となる（以後、この状態を低温内気モードという）。図１６は、膨張弁サイクルにおける絞り径と吹き出し温度との関係を示すグラフであり、図１７は、エジェクタサイクルにおける絞り径（ノズル径）と吹き出し温度との関係を示すグラフである。
【０００６】
膨張弁サイクルの場合、このような状態となっても、適当な膨張弁絞り径とし、電動コンプレッサの場合ならコンプレッサ回転数を上げるとか、可変容量コンプレッサの場合ならコンプレッサ容量を上げるとかによって、容易に所望の蒸発器吹き出し温度（例えば、除湿暖房時なら３℃程度）をつくることが可能である。しかしながら、エジェクタサイクルの場合はエジェクタ絞り（ノズル）の減圧時の損失エネルギーを回収して冷媒蒸発器側の冷媒を吸引することで冷媒蒸発器に流れる冷媒流量を確保することで冷房を行っている。
【０００７】
従って、上記のように高低圧差が小さくなるような状態では、回収できるエネルギーの絶対量が不足し、冷媒蒸発器の流量が確保できない状態となる。すなわち、吹き出し温度が上昇し、冷房能力が確保できなくなる。その結果、例えば、除湿暖房時に吹き出し温度３℃を確保できなくなり、窓曇りを速やかに晴らすことができない等の問題が生じている。本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、エジェクタサイクルの低負荷時（低温内気モード時）に冷媒流量不足による性能低下を防止することのできる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】
【０００８】
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７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、制御手段（１０）は、吐出圧力検知手段（８）で検知した吐出圧力（Ｐｈ）が第１所定圧力（Ｐ１）以下の場合は可変絞り手段（７）を開く側に制御し、吐出圧力（Ｐｈ）が第２所定圧力（Ｐ２）以上となったら通常制御に復帰させることを特徴としている。
【０００９】
図４は、冷媒放熱器（２）出口の冷媒温度（Ｔｇｃ）に対する最適吐出圧力制御線（エジェクタサイクルの成績係数ＣＯＰが最大となる制御ライン）を示すグラフである。つまり、吐出圧力（Ｐｈ）が第１所定圧力（Ｐ１）以上ならば通常制御モードとして、冷媒温度検知手段（９）にて冷媒放熱器（２）出口の冷媒温度（Ｔｇｃ）を検知し、その冷媒温度（Ｔｇｃ）に対応する最適高圧（Ｐｅ）と実際の吐出圧力（Ｐｈ）とを比較し、吐出圧力（Ｐｈ）が最適高圧（Ｐｅ）と同じとなるようにエジェクタ（３）の可変絞り手段（７）にて絞り開度を調整するものである。
【００１０】
しかしながら、この請求項１に記載の発明によれば、吐出圧力（Ｐｈ）が第１所定圧力（Ｐ１）以下ならば、冷凍サイクルが低負荷状態にあると判断して、エジェクタ（３）の可変絞り手段（７）を開く側（全開、もしくは略全開に近い所定開度）に制御、いわゆる最適高圧制御状態よりも絞り開度が大きい状態にする。そして、吐出圧力検知手段（８）の出力が第２所定圧力（Ｐ２）以上と上がったら上記通常制御モードへと復帰させるものである。具体的にはエジェクタ（３）に図２に示すような電磁比例タイプの差圧式パイロット弁を用い、制御電流を調整して絞り開度を調整するものである。
【００１１】
図５は、エジェクタ（３）の絞り開度と、成績係数（ＣＯＰ）および冷房能力との関係を示すグラフである。吐出圧力（Ｐｈ）が第１所定圧力（Ｐ１）以下の場合、高低圧差が非常に小さくなるため、エジェクタ（３）で回収できる減圧損失エネルギーが小さくなる。このような状態で、通常制御としてエジェクタ（３）の可変絞り手段（７）により吐出圧力（Ｐｈ）を図４に示した最適高圧制御ラインに制御すると、成績係数（ＣＯＰ）が最大となる高圧を維持しようとするために絞り過ぎの状態（図５中のａ位置）となり、駆動流側の流量が減少し、結果的に吸引流側（冷媒蒸発器（６）側）の流量が全く不足することとなって冷媒蒸発器（６）では必要な冷房能力を下回ってしまうこととなる。
【００１２】
しかしながら、上記のように吐出圧力（Ｐｈ）が第１所定圧力（Ｐ１）以下になった場合に、可変絞り手段（７）を全開、もしくは略全開に近い所定開度に制御（図５中のｂ位置）すると駆動流の減少がないため、回収できる減圧損失エネルギーもそこそこ確保できるため吸引流側も充分な流量を流すことが可能になる。すなわち、成績係数（ＣＯＰ）は最大ではなくとも、冷媒蒸発器（６）では必要な冷房能力を確保できることとなる（図５参照）。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明では、制御手段（１０）は、冷媒温度検知手段（９）で検知した冷媒温度（Ｔｇｃ）が第１所定温度（Ｔ１）以下の場合、可変絞り手段（７）を開く側に制御し、冷媒温度（Ｔｇｃ）が第２所定温度（Ｔ２）以上となったら通常制御に復帰させることを特徴としている。これは、上記した請求項１に記載の発明では、吐出圧力（Ｐｈ）にて通常制御と駆動流増加の作動との切り換えを判定していたのに対して、この請求項２に記載の発明によれば、冷媒放熱器（２）出口の冷媒温度（Ｔｇｃ）にて判定するようにしたものである。これによっても、上記した請求項１に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明では、可変絞り手段（７）を冷媒封入温度式の機械式可変絞り機構としたうえ、感温部（５１）に絞り開度を閉じる方向に付勢する形状記憶部材（５１ａ）を設置し、冷媒放熱器（２）から流出して感温部（５１）周りを流通する冷媒温度（Ｔｇｃ）が所定温度（Ｔ１）以下の場合、形状記憶部材（５１ａ）による付勢力を低下させることで絞り開度が開く方向に作動することを特徴としている。
【００１５】
この請求項３に記載の発明によれば、冷媒封入温度式の機械式可変絞り機構によって、請求項２に記載の発明と同様の制御を機械的に行なうものである。冷媒放熱器（２）出口の冷媒温度（Ｔｇｃ）を感温する感温部（５１）内部に形状記憶部材（５１ａ）、具体的には例えば形状記憶ばねを設置し、冷媒温度（Ｔｇｃ）が所定温度（Ｔ１）以上の時は、形状記憶ばねの付勢力が働いた状態で絞りを閉じる方向に作用させておき、その状態で通常制御ができるように感温部（５１）への冷媒封入密度をセットしておく。
【００１６】
そして、冷媒温度（Ｔｇｃ）が所定温度（Ｔ１）以下になると形状記憶ばねの付勢力が無くなり、絞りが開く方向に作用するものである。このように、機械式として構成することにより、冷媒温度検知手段（９）、および制御手段（１０）での制御が不要となる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明では、冷媒封入温度式の機械式可変絞り機構をキャピラリ感温式としたうえ、感温部（５１ｂ）に加熱冷却手段（３１）を設け、感温部（５１ｂ）を加熱冷却手段（３１）にて加熱もしくは冷却することにより絞り開度を制御することを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、キャピラリ先端の感温部（５１ｂ）は図９・１０に示すように冷媒放熱器（２）出口の冷媒配管に密着させ、その感温部（５１ｂ）に加熱冷却手段（３１）、具体的には例えばペルチェ素子を同時に密着させる。
【００１８】
そして、ペルチェ素子に電圧を印可することでペルチェ素子を冷却させて感温部（５１ｂ）の内圧を下げることで絞り開度を開方向に制御する。また、急速冷房の時には、逆極性で電圧を印可することでペルチェ素子を加熱させて感温部（５１ｂ）の内圧を上げることで絞り開度を閉方向に制御する。このようにして上記した請求項１・２に記載の発明での制御を行なうものである。これにより、冷媒温度検知手段（９）は不要となる。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明では、制御手段（１０）は、吐出圧力（Ｐｈ）を最適高圧（Ｐｅ）とするための可変絞り手段（７）の第１絞り開度（Ｓ１）を算出すると共に、内部に記憶保持した冷媒温度（Ｔｇｃ）に対する所定絞り開度マップに基づき冷媒温度（Ｔｇｃ）から可変絞り手段（７）の第２絞り開度（Ｓ２）を算出し、第１・第２絞り開度（Ｓ１・Ｓ２）を比較して大きい方の開度を選択して実行することを特徴としている。
【００２０】
上述した請求項１・２に記載の発明では、吐出圧力（Ｐｈ）もしくは冷媒温度（Ｔｇｃ）から低負荷状態にあるか否かを判断して、低負荷の状態なら絞り開度を開くように制御しているが、この請求項５に記載の発明によれば、冷房能力を確保するための冷媒温度（Ｔｇｃ）に対する所定絞り開度マップを制御手段（１０）内部に記憶保持しておくと共に、通常制御での最適吐出圧力制御線での最適高圧（Ｐｅ）とするための絞り開度（Ｓ１）と、前記所定絞り開度マップから導き出される絞り開度（Ｓ２）とを比較して大きい方の開度を選択して実行するものである。これにより、常により冷房能力が出る状態が選択されることとなる。
【００２１】
また、請求項６に記載の発明では、冷媒蒸発器（６）へ空調用空気を送風する送風手段（６７）を備えると共に、制御手段（１０）は、送風手段（６７）の駆動電圧が所定値より高い場合は所定絞り開度マップを絞り開度の大きくなる方向へ可変し、駆動電圧が所定値より低い場合は所定絞り開度マップを絞り開度の小さくなる方向へ可変することを特徴としている。
【００２２】
この請求項６に記載の発明によれば、送風手段（６７）の駆動電圧が所定値よりも高いか低いかによって冷媒蒸発器（６）の負荷が高いか低いかが判断できるため、負荷の高低に応じて所定絞り開度マップを絞り開度の大きくなる方向、もしくは絞り開度の小さくなる方向へ補正するものである。これにより、更に負荷の高低に応じた冷房能力が設定されることとなる。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明では、車室内空気の温度を検出する内気温検出手段（８３）と車室外空気の温度を検出する外気温検出手段（８４）とを備えた車両用空調装置（６１）に冷凍サイクル装置を適用すると共に、制御手段（１０）は、内気温検出手段（８３）もしくは外気温検出手段（８４）で検出する冷媒蒸発器（６）への送風空気温度が所定値より高い場合は所定絞り開度マップを絞り開度の大きくなる方向へ可変し、送風空気温度が所定値より低い場合は所定絞り開度マップを絞り開度の小さくなる方向へ可変することを特徴としている。
【００２４】
この請求項７に記載の発明によれば、冷媒蒸発器（６）への送風空気温度が所定値より高いか低いかによっても冷媒蒸発器（６）の負荷が高いか低いかが判断できるため、負荷の高低に応じて所定絞り開度マップを絞り開度の大きくなる方向、もしくは絞り開度の小さくなる方向へ補正するものである。これによっても、更に負荷の高低に応じた冷房能力が設定されることとなる。尚、上記各手段の括弧内の符号は、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】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１および図２は本発明の第1実施形態に関わるもので、図１は車両用空調装置における冷凍サイクルの概略構成を示す回路図であり、図２はエジェクタ３の構造例を示す断面図である。
【００２６】
本実施形態の車両用空調装置の冷凍サイクルは、コンプレッサ１、ガスクーラ２、エジェクタ３および気液分離器４を冷媒配管によって環状に連結したエジェクタサイクルである。そして、このエジェクタサイクルには更に、気液分離器４の液冷媒出口部とエジェクタ３の低圧入口部とをバイパス配管によって連結しており、そのバイパス配管の途中には、減圧装置５およびエバポレータ（冷媒蒸発器）６を設置している。
【００２７】
ここで、本実施形態の冷凍サイクルは、例えば臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ２）を主成分とする冷媒を使用し、冷媒の高圧圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界蒸気圧縮式エジェクタサイクルにより構成されている。この超臨界蒸気圧縮式エジェクタサイクルでは、高圧側の冷媒圧力の上昇によりガスクーラ２の入口部の冷媒温度、つまりコンプレッサ１の吐出口部より吐出される冷媒の吐出温度を１５０℃程度まで高めることができる。尚、ガスクーラ２内に流入する冷媒は、コンプレッサ１で臨界圧力以上に加圧される場合は、ガスクーラ２で放熱しても凝縮液化することはない。
【００２８】
コンプレッサ１は、車両のエンジシルームに搭載された図示しないエンジンまたは図示しない電動モータ等の駆動源により回転駆動されて、内部に吸入した冷媒ガスを圧縮して高温高圧の冷媒ガスをガスクーラ２側に吐出する冷媒圧縮機で、気液分離器４の冷媒ガス出口部より吸入した冷媒ガスを一時的に使用条件において臨界圧力以上まで高温高圧に圧縮して吐出する。また、ガスクーラ２は、車両のエンジンルーム内の走行風を受け易い場所に設置されて、コンプレッサ１の吐出口部より吐出された冷媒ガスと図示しない冷却ファン等により送り込まれた車外空気とを熱交換して冷媒ガスを放熱させる冷媒放熱器である。
【００２９】
エジェクタ３は、高圧入口部１１・低圧入口部１２・ノズル１３・混合部１４およびディフューザ部１５等によって構成されている。エジェクタ３は、高圧入口部１１より流入した冷媒がノズル１３を通過する際に、ノズル１３から高速で噴出する冷媒回りの圧力低下を利用して、エジェクタ３の低圧入口部１２から冷媒が吸引される。
【００３０】
これにより、低圧入口部１２から吸引された冷媒とノズル１３から吹き出された冷媒とが混合部１４内で混合し、ディフューザ部１５内で拡散し昇圧した後に、エジェクタ３の吐出口部（出口部）より気液分離器４へ吐出される。尚、本実施形態のエジェクタ３には、負荷変動に応じて絞り径（ノズル出口部径）を変更する可変絞り機構7が一体的に設けられている。
【００３１】
気液分離器４は、エジェクタ３により減圧された冷媒を気液分離するアキュームレータである。また、減圧装置５は、気液分離器４の液冷媒出口部から流入した液冷媒を減圧して気液二相状態の冷媒にするキャピラリチューブやオリフィス等の固定絞り、または温度式や電気式の可変絞りである。また、エバポレータ６は、減圧装置５で減圧された冷媒を図示しない送風ファンによって送風される車室外空気または車室内空気との熱交換によって蒸発気化させ、エジェクタ３を介してコンプレッサ１に冷媒ガスを供給する冷媒蒸発器である。
【００３２】
エジェクタ３の高圧入口部１１よりも上流側から分岐するバイパス流路２１、このバイパス流路２１の分岐点側に設けられたオリフィス２２、このオリフィス２２よりもバイパス流路２１の合流点側に設けられた電磁式アクチュエータとしての圧力制御弁（以下制御弁と略す）２３、バイパス流路２１内の冷媒圧力とエジェクタ３の高圧入口部１１内の冷媒圧力との圧力差に応じてエジェクタ３のノズル１３の絞り径（ノズル出口部径）を変更するニードル弁１８等により構成されている。
【００３３】
尚、オリフィス２２は、制御弁２３との間で、高圧と低圧との間の中間圧を形成するための固定絞りである。バイパス流路２１は、図２に示したように、エジェクタ３の高圧入口部１１上流の冷媒流路（高圧側冷媒流路２０）を分岐させ、オリフィス２２と制御弁２３を通過して、エバポレータ６の出口部とエジェクタ３の低圧入口部１２との間で合流する冷媒流路である。
【００３４】
このバイパス流路２１は、エジェクタ３の高圧入口部１１よりも上流側の分岐点より分岐する高圧導入路２４、エジェクタ３の低圧入口部１２よりも上流側の合流点に合流する低圧導入路２５、およびオリフィス２２と制御弁２３との問に中間圧部２６を有し、これらはエジェクタ３のハウジング１６・１７内に形成されている。尚、高圧導入路２４全体または一部に、上記のオリフィス２２が設けられている。
【００３５】
本実施形態では、バイパス流路２１の分岐点を、ガスクーラ２より流出した冷媒をエジェクタ３の高圧入口部１１に送るための高圧側冷媒流路２０の途中に設け、且つバイパス流路２１の合流点を、エバポレータ６の出口部より流出した冷媒をエジェクタ３の低圧入口部１２に送るための低圧側冷媒流路２７の途中に設けている。これにより、バイパス流路２１の高圧導入路２４内に導入する高圧は高圧側冷媒流路２０から導入され、且つバイパス流路２１の低圧導入路２５内に導入する低圧は、低圧側冷媒流路２７から導入される。
【００３６】
制御弁２３は、ニードル弁１８を図示左右方向に駆動するアクチュエータを構成するもので、図２に示したように、バイパス流路２１の低圧導入路２５の開口面積（弁開度）を調整するためのパイロット弁２３ａ、このパイロット弁２３ａを閉弁方向に駆動する電磁コイル２３ｂ、およびパイロット弁２３ａを開弁方向に付勢するスプリング等の図示しないパイロット弁付勢手段等を有している。そして、制御弁２３は、後記する制御装置（制御手段）１０から電磁コイル２３ｂに印加される電気信号に応じてパイロット弁２３ａの開度が変更されるように構成されている。
【００３７】
ニードル弁１８は、エジェクタ３のノズル１３の絞り径（ノズル出口部径、開口面積）を変更することで、エジェクタ３のノズル１３を可変ノズルとするもので、エジェクタ３の高圧入口部１１より高圧が導入される第１圧力室２８内の冷媒圧力と、オリフィス２２と制御弁２３のパイロット弁２３ａとの間に形成される第２圧力室２６内の冷媒圧力（中間圧）との圧力差に応じて、エジェクタ３のノズル１３の絞り径（ノズル出口部径、開口面積）を変更する比例差圧弁である。
【００３８】
また、ニードル弁１８は、外径の小さい径小部、およびこの径小部よりも外径の大きい鍔状の径大部を有し、内部にエジェクタ３の高圧入口部１１側の通路孔２９と第２圧力室２６とを連通する上記のオリフィス２２が形成されている。尚、第１・第２圧力室２８・２６は、エジェクタ３のハウジング１７の図示左端面とハウジング１６の図示右端面に形成された凹状部との間に形成され、その凹状部は、ニードル弁１８の径大部によって区画されて、ニードル弁１８の径大部よりも図示右側が第１圧力室２８とされ、ニードル弁１８の径大部よりも図示左側が第２圧力室２６とされている。
【００３９】
そして、ニードル弁１８は、第１・第２圧力室２８・２６内の冷媒圧力の圧力差（差圧）と、ニードル弁１８をノズル出口部径を絞る（開口面積を小さくする）方向に付勢するリターンスプリング１９のバネカとによって、ハウジング１６・１７内を図示左右方向に摺動可能で、このニードル弁１８の図示左右方向の位置に応じて、エジェクタ３のノズル１３の絞り径（ノズル出口部径）が変更される。
【００４０】
ここで、冷凍サイクルの各冷凍機器、特に制御弁２３の電磁コイル２３ｂを制御する制御装置１０（以下ＥＣＵと呼ぶ。）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等の機能を含んで構成され、それ自体は周知の構造を持つマイクロコンピュータを内蔵している。
【００４１】
尚、コンプレッサ１の吐出口部より吐出されガスクーラ２に流入する冷媒の吐出圧力Ｐｈを検出する吐出圧力センサ（吐出圧力検知手段）８、およびガスクーラ２の出口部より流出する冷媒温度Ｔｇｃを検出する冷媒温度センサ（冷媒温度検知手段）９からのセンサ信号は、図示しない入力回路（Ａ／Ｄ変換回路）によってＡ／Ｄ変換された後に、マイクロコンピュータに入力されるように構成されている。
【００４２】
そして、ＥＣＵ１０は通常運転として、吐出圧力センサ８によって検出された冷媒圧力Ｐｈと冷媒温度センサ９によって検出された冷媒温度Ｔｇｃとから、冷凍サイクルの負荷変動または負荷状態を算出し、この算出した負荷変動または負荷状態に応じた駆動信号を制御弁２３の電磁コイル２３ｂに印加するように構成されている。
【００４３】
本実施形態では、ＥＣＵ１０は、吐出圧力センサ８によって検出された冷媒圧力Ｐｈ、あるいは冷媒温度センサ９によって検出された冷媒温度Ｔｇｃが大きい値である程、負荷が大きいと判定し、負荷が大きい程、エジェクタ３のノズル１３の絞り径（ノズル出口部径、開口面積）が大きくなるように、つまりパイロット弁２３ａが左方へ移動し中間圧が下がるように、駆動信号を制御弁２３３の電磁コイル２３ｂに印加する。
【００４４】
次に、本実施形態の冷凍サイクルの作用を図１および図２に基づいて簡単に説明する。コンプレッサ１で圧縮されて高温高圧となった冷媒ガスは、ガスクーラ２の入口部からガスクーラ２内に流入する。そして、ガスクーラ２を通過する際に車外空気に熱を奪われて冷却される。
【００４５】
そして、ガスクーラ２の出口部より流出した冷媒は、高圧側冷媒流路２０を通ってエジェクタ３の高圧入口部１１からニードル弁１８の径小部に形成された通路孔２９等を通ってノズル１３内に流入する。ノズル１３内に流入した冷媒は、ノズル１３内を通過する際に減圧されてノズル１３の噴出口部から混合部１４内に吹き出される。そして、混合部１４およびディフューザ部１５を通過する際に昇圧される。
【００４６】
この時、ノズル１３から高速で噴出する冷媒回りの圧力低下を利用して、エジェクタ３の低圧入口部１２にエバポレータ６の出口部からガス冷媒が吸引される。これにより、ノズル１３から高速で噴出する冷媒と低圧入口部１２から流入した冷媒とが効率良く混合部１４内で混合した後に、ディフューザ部１５内で拡散する。そして、ディフューザ部１５より流出した気液二相状態の冷媒は、気液分離器４内に流入して気液分離する。その後に、気液分離器４内のガス冷媒は、ガス冷媒出口部よりコンプレッサ１の吸入力によってコンプレッサ１に吸入される。
【００４７】
また、気液分離器４の底部に溜まっている液冷媒は、エジェクタ３の低圧入口部１２の吸引作用により、気液分離器４の液冷媒出口部より流出して減圧装置５に流入し、その減圧装置５を通過する際に減圧膨張されて気液二相状態の冷媒となってエバポレータ６の入口部からエバポレータ６内に流入する。エバポレータ６内に流入した冷媒は、車両用空調装置の例えば空調ダクト内を流れる空気と熱交換して蒸発気化された後に、エジェクタ３の低圧入口部１２に吸引されて、上述したように、エジェクタ３の混合部１４内でノズル１３の噴出口部から吹き出した冷媒と混合する。
【００４８】
ここで、エジェクタ３の高圧入口部１１の上流側より分岐するバイパス流路２１内に流入する一部の冷媒は、オリフィス２２を通過する際に減圧する。この冷媒は、制御弁２３のパイロット弁２３ａの設定位置に応じて、更にエジェクタ３の低圧入口部１２と同一の圧力まで減圧され、エジェクタ３の低圧入口部１２へと導出される。このようなバイパス流路２１内を流れる冷媒流によって、オリフィス２２と制御弁２３のパイロット弁２３ａとの間の第２圧力室２６内で、エジェクタ３の高圧入口部１１側の冷媒圧力（高圧）とエジェクタ３の低圧入口部１２側の冷媒圧力（低圧）との間の中間圧が作られる。
【００４９】
尚、制御弁２３のパイロット弁２３ａの開度が小さくなる程、すなわち、パイロット弁２３ａの位置が図示右方に移動する程、第２圧力室２６内の冷媒圧力である中間圧が上昇する。逆に、制御弁２３のパイロット弁２３ａの開度が大きくなる程、すなわち、パイロット弁２３ａの位置が図示左方に移動する程、第２圧力室２６内の冷媒圧力である中間圧が下降する。
【００５０】
そして、ニードル弁１８には、第１圧力室２８から高圧（エジェクタ３の高圧入口部１１内の冷媒圧力）が作用し、第２圧力室２６から背圧（中間圧）が作用するため、ニードル弁１８の径大部の図示左右に圧力差（差圧）が生じる。この差圧とリターンスプリング１９のパネカとによって、ニードル弁１８の制御位置（移動量、リフト量）、つまりエジェクタ３のノズル１３の絞り径（ノズル出口部径、開口面積）が決定される。
【００５１】
尚、ニードル弁１８の制御位置は、制御弁２３のパイロット弁２３ａの弁開度を、負荷変動または負荷状態に応じて変更して、エジェクタ３の高圧入口部１１側の冷媒圧力（高圧）とエジェクタ３の低圧入口部１２側の冷媒圧力（低圧）との間の中間圧を変化させることにより、任意の制御位置とすることができる。
【００５２】
従って、夏場の急速冷房等の高負荷時、つまり冷凍サイクルの負荷が大きい場合には、制御弁２３のパイロット弁２３ａが図示左方に移動して開度が大きくなり、第２圧力室２６内の冷媒圧力である中間圧が下がる。これにより、ニードル弁１８が図示左方に移動し、エジェクタ３のノズル１３の絞り径（ノズル出口部径、開口面積）が大きくなり、冷凍サイクルの冷媒循環量が多くなる。
【００５３】
また、冬場の除湿等の低負荷時、つまり冷凍サイクルの負荷が小さい場合には制御弁２３のパイロット弁２３ａが図示右方に移動し開度が小さくなり、第２圧力室２６内の冷媒圧力である中間圧が上がる。これにより、ニードル弁１８が図示右方に移動し、エジェクタ３のノズル１３の絞り径（ノズル出口部径、開口面積）が小さくなり、冷凍サイクルの冷媒循環量が少なくなる。
【００５４】
次に、本発明の第1実施形態におけるエジェクタの絞り制御を、図３のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ１で、吐出圧力センサ８で検知するコンプレッサ１からの冷媒吐出圧力Ｐｈを取り込む。そして、ステップＳ２で、その吐出圧力Ｐｈが予め設定してある第１所定圧力Ｐ１以下であるか否かを判定する。
【００５５】
その判定結果がＹＥＳで、吐出圧力Ｐｈが第１所定圧力Ｐ１より低い場合は、以下で説明するステップＳ３〜５のノズル１３の絞り径を開いて駆動流を増加させる作動を行なってから、後で説明するステップＳ６〜１０の通常制御の最適高圧制御を行ない、ステップＳ２での判定結果がＮＯで、吐出圧力Ｐｈが第１所定圧力Ｐ１より高い場合は、後で説明するステップＳ６〜１０の通常制御の最適高圧制御のみを行なうものである。
【００５６】
駆動流を増加させる作動としては、まずステップＳ３で絞り可変機構７に制御信号を送ってノズル１３の絞り径を全開、もしくは略全開の所定開度とする。これにより、駆動流側の流量が増えて、エジェクタ３で回収できる減圧損失エネルギーも増加するため、吸引流側も充分な流量を流すことが可能になる。この状態で、ステップＳ４にて再度吐出圧力センサ８で検知するコンプレッサ１からの冷媒吐出圧力Ｐｈを取り込む。そして、ステップＳ５で、その吐出圧力Ｐｈが予め設定してある第２所定圧力Ｐ２以上であるか否かを判定する。
【００５７】
その判定結果がＮＯで、吐出圧力Ｐｈがまだ第２所定圧力Ｐ２より低い場合は、ステップＳ３〜５の作動を繰り返す。そして、車両冷房負荷が変化するなどして、ステップＳ５での判定結果がＹＥＳで、吐出圧力Ｐｈが第２所定圧力Ｐ２より高くなった場合は、次のステップＳ６〜１０の、通常制御の最適高圧制御を行なうものである。
【００５８】
通常制御の最適高圧制御としては、まずステップＳ６で、冷媒温度センサ９で検知するガスクーラ２出口の冷媒温度Ｔｇｃを取り込む。そして、ステップＳ７では、制御装置１０の内部に記憶保持した最適高圧制御マップに基づき、取り込んだ冷媒温度Ｔｇｃから最適高圧Ｐｅを算出する。次のステップＳ８では、再度吐出圧力Ｐｈを取り込み、ステップＳ９で算出した最適高圧Ｐｅと同じであるか否かを判定する。
【００５９】
その判定結果がＮＯで、吐出圧力Ｐｈがまだ最適高圧Ｐｅより高い場合は、ステップＳ１０ａに進んでノズル１３の絞り径を開いて吐出圧力Ｐｈを下げる作動を行なう。また、判定結果が同じＮＯでも、吐出圧力Ｐｈが最適高圧Ｐｅより低い場合は、ステップＳ１０ｂに進んでノズル１３の絞り径を閉じて吐出圧力Ｐｈを上げる作動を行なう。そして、ステップＳ６〜１０の作動を繰り返し、ステップＳ９での判定結果がＹＥＳで、吐出圧力Ｐｈが最適高圧Ｐｅとなるよう可変絞り機構７を制御するものである。
【００６０】
次に、本実施形態での特徴を説明する。制御装置１０は、吐出圧力センサ８で検知した吐出圧力Ｐｈが第１所定圧力Ｐ１以下の場合は可変絞り機構７を開く側に制御し、吐出圧力Ｐｈが第２所定圧力Ｐ２以上となったら通常制御に復帰させている。
【００６１】
図４は、ガスクーラ２出口の冷媒温度Ｔｇｃに対する最適吐出圧力制御線（エジェクタサイクルの成績係数ＣＯＰが最大となる制御ライン）を示すグラフである。つまり、吐出圧力Ｐｈが第１所定圧力Ｐ１以上ならば通常制御モードとして、冷媒温度センサ９にてガスクーラ２出口の冷媒温度Ｔｇｃを検知し、その冷媒温度Ｔｇｃに対応する最適高圧Ｐｅと実際の吐出圧力Ｐｈとを比較し、吐出圧力Ｐｈが最適高圧Ｐｅと同じとなるようにエジェクタ３の可変絞り機構７にて絞り開度を調整するものである。
【００６２】
しかしながら、本実施形態では、吐出圧力Ｐｈが第１所定圧力Ｐ１以下ならば、冷凍サイクルが低負荷状態にあると判断して、エジェクタ３の可変絞り機構７を開く側（全開、もしくは略全開に近い所定開度）に制御する。いわゆる最適高圧制御状態よりも絞り開度が大きい状態にする。そして、吐出圧力センサ８の出力が第２所定圧力Ｐ２以上に上がったら通常制御モードへと復帰させるものである。具体的にはエジェクタ３に図２に示すような電磁比例タイプの差圧式パイロット弁を用い、制御電流を調整して絞り開度を調整するものである。
【００６３】
図５は、エジェクタ３の絞り開度と、成績係数ＣＯＰおよび冷房能力との関係を示すグラフである。吐出圧力Ｐｈが所定圧力Ｐ１以下の場合、高低圧差が非常に小さくなるため、エジェクタ３で回収できる減圧損失エネルギーが小さくなる。このような状態で、通常制御としてエジェクタ３の可変絞り機構７により吐出圧力Ｐｈを図４に示した最適高圧制御ラインに制御すると、成績係数ＣＯＰが最大となる高圧を維持しようとするために絞り過ぎの状態（図５中のａ位置）となり、駆動流側の流量が減少し、結果的に吸引流側（エバポレータ６側）の流量が全く不足することとなってエバポレータ６では必要な冷房能力を下回ってしまうこととなる。
【００６４】
しかしながら上記のように、吐出圧力Ｐｈが所定圧力Ｐ１以下になった場合に、可変絞り機構７を全開、もしくは略全開に近い所定開度に制御（図５中のｂ位置）すると駆動流の減少がないため、回収できる減圧損失エネルギーもそこそこ確保できるため吸引流側も充分な流量を流すことが可能になる。すなわち、成績係数ＣＯＰは最大ではなくとも、エバポレータ６では必要な冷房能力を確保できることとなる（図５参照）。
【００６５】
（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態におけるエジェクタ絞り制御のフローチャート図である。まず、ステップＳ１１で、冷媒温度センサ９で検知するガスクーラ２出口の冷媒温度Ｔｇｃを取り込む。そして、ステップＳ１２で、その冷媒温度Ｔｇｃが予め設定してある第１所定温度Ｔ１以下であるか否かを判定する。
【００６６】
その判定結果がＹＥＳで、冷媒温度Ｔｇｃが第１所定温度Ｔ１より低い場合は、以下で説明するステップＳ１３〜１５のノズル１３の絞り径を開いて駆動流を増加させる作動を行なってから、第1実施形態で説明したステップＳ６〜１０の通常制御の最適高圧制御を行ない、ステップＳ１３での判定結果がＮＯで、冷媒温度Ｔｇｃが第１所定温度Ｔ１より高い場合は、第１実施形態と同様にステップＳ６〜１０の通常制御の最適高圧制御のみを行なうものである。
【００６７】
駆動流を増加させる作動としては、まずステップＳ１３で絞り可変機構７に制御信号を送ってノズル１３の絞り径を全開、もしくは略全開の所定開度とする。これにより、駆動流側の流量が増えて、エジェクタ３で回収できる減圧損失エネルギーも増加するため、吸引流側も充分な流量を流すことが可能になる。この状態で、ステップＳ１４にて再度冷媒温度センサ９で検知するガスクーラ２出口の冷媒温度Ｔｇｃを取り込む。そして、ステップＳ１５で、その冷媒温度Ｔｇｃが予め設定してある第２所定温度Ｔ２以上であるか否かを判定する。
【００６８】
その判定結果がＮＯで、冷媒温度Ｔｇｃがまだ第２所定温度Ｔ２より低い場合は、ステップＳ１３〜１５の作動を繰り返す。そして、車両冷房負荷が変化するなどして、ステップＳ１５での判定結果がＹＥＳで、冷媒温度Ｔｇｃが第２所定温度Ｔ２より高くなった場合は、次のステップＳ６〜１０の、通常制御の最適高圧制御を行なうものである。これについては第１実施形態で説明したため、ここでの説明は省略する。
【００６９】
次に、本実施形態での特徴を説明する。制御装置１０は、冷媒温度センサ９で検知した冷媒温度Ｔｇｃが第１所定温度Ｔ１以下の場合、可変絞り機構７を開く側に制御し、冷媒温度Ｔｇｃが第２所定温度Ｔ２以上となったら通常制御に復帰させている。これは、上述した第１実施形態では、吐出圧力Ｐｈにて通常制御と駆動流増加の作動との切り換えを判定していたのに対して、本実施形態ではガスクーラ２出口の冷媒温度Ｔｇｃにて判定するようにしたものである。これによっても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７０】
（第３実施形態）
図７および図８は本発明の第３実施形態を示したもので、図７は車両用空調装置における冷凍サイクルの概略構成を示した回路図であり、図８はエジェクタ３の構造例を示した断面図である。上述の第１・第２実施形態で前提とした図１の冷凍サイクルとは、コンプレッサ１に吸入される冷媒とガスクーラ２を流出した冷媒とを熱交換する内部熱交換器３０を持った構成となっている点が異なる。また、エジェクタ３は、可変絞り機構として機械式の圧力制御弁５０が一体化されている。
【００７１】
圧力制御弁５０は、冷媒封入温度式となっており、その構造は、薄膜状のダイヤフラム５２にて構成された密閉空間である感温部５１内に、所定の液密度にて冷媒（この場合は、二酸化炭素）を封入すると共に、感温部５１をガスクーラ２から流出した高温冷媒中に晒し、且つ、ダイヤフラム５２のうち密閉空間と反対側の面に高圧冷媒の圧力Ｐｈを作用させることにより、感温部５１内、つまり密閉空間内の圧力と高圧冷媒の圧力Ｐｈとの差圧を利用して針状の弁体５３を稼動させるものである。
【００７２】
この時、弁体５３は、軸方向に変位（稼動）することによりノズル１３の冷媒入口部１３ａでの絞り開度を調節して高圧冷媒圧力Ｐｈ、つまりコンプレッサ１の吐出圧Ｐｈを制御する。尚、感温部51内には、冷媒の温度がO℃での飽和液密度から冷媒の臨界点での飽和液密度に至る範囲の密度（本実施形態では約５５０ｋｇ／ｍ３）の冷媒と窒素ガス等の不活性ガスを封入してある。
【００７３】
これにより、高圧冷媒圧力Ｐｈが超臨界領域にある時は、５５０ｋｇ／ｍ３の等密度線に沿うように、ガスクーラ２出口側の冷媒温度Ｔｇｃに基づいて高圧冷媒の圧力Ｐｈを制御し、高圧冷媒圧力Ｐｈが凝縮域にある時には、ガスクーラ２出口側の冷媒の過冷却度が所定値となるように高圧冷媒の圧力Ｐｈを制御する。
【００７４】
この時、超臨界域においては、ＣＯＰ（成績係数）が最大となる高圧側の冷媒温度Ｔｇｃと高圧冷媒圧力Ｐｈとの関係が５５０ｋｇ／ｍ３の等密度線と略一致するので、エジェクタサイクルは、高いＣＯＰが維持されるように制御される。
【００７５】
次に、本実施形態での特徴を述べる。本実施形態では、上記冷媒封入温度式の機械式圧力制御弁５０の基本構造に加えて、感温部５１内にダイヤフラム５２を介して弁体５３を絞り開度が閉じる方向に付勢する形状記憶ばね（形状記憶部材）５１ａを有している。そして、ガスクーラ２から流出して感温部５１周りを流通する冷媒温度Ｔｇｃが所定温度Ｔ１以下の場合、形状記憶ばね５１ａによる付勢力を低下させることで絞り開度が開く方向に作動するようにしている。
【００７６】
本実施形態は、冷媒封入温度式の機械式可変絞り機構によって、上述の第２実施形態と同様の制御を機械的に行なうものである。ガスクーラ２出口の冷媒温度Ｔｇｃを感温する感温部５１内部に形状記憶ばね５１ａを設置し、冷媒温度Ｔｇｃが所定温度Ｔ１以上の時は、形状記憶ばね５１ａの付勢力が働いた状態で絞りを閉じる方向に作用させておき、その状態で通常制御ができるように感温部５１への冷媒封入密度をセットしておく。
【００７７】
そして、冷媒温度Ｔｇｃが所定温度Ｔ１以下になると形状記憶ばねの付勢力が無くなり、絞りが開く方向に作用するものである。このように、機械式として構成することにより、冷媒温度センサ９、および制御装置１０での制御が不要となる。尚、感温部５１は必ずしも圧力制御弁５０と一体である必要はなく、図７に示すように別体の感温部５１を接続した構造であっても良い。
【００７８】
（第４実施形態）
図９および図１０は本発明の第４実施形態を示したもので、図９は車両用空調装置における冷凍サイクルの概略構成を示した回路図であり、図１０はエジェクタ３の構造例を示した断面図である。図９・１０に示すように、上述の第３実施形態と同様に冷媒封入温度式の機械式圧力制御弁５０を構成しているが、キャピラリ感温式とした点が異なる。
【００７９】
更に、そのキャピラリ先端の感温部５１ｂに、加熱冷却手段としてのペルチェ素子３１を設けている。そして、感温部５１ｂをこのペルチェ素子３１にて加熱もしくは冷却することにより絞り開度を制御するようにしている。具体的には、キャピラリ先端の感温部５１ｂは、ガスクーラ２出口の冷媒配管に密着させており、その感温部５１ｂにペルチェ素子３１を同時に密着させている。
【００８０】
そして、ペルチェ素子３１に制御装置１０から電圧を印可することで、ペルチェ素子３１を冷却させて感温部５１ｂの内圧を下げることで絞り開度を開方向に制御する。また、急速冷房の時には、逆極性で電圧を印可することでペルチェ素子３１を加熱させて感温部５１ｂの内圧を上げることで絞り開度を閉方向に制御する。このようにして上述の第１・第２実施形態と同様の制御を行なうものである。これにより、冷媒温度センサ９は不要となる。
【００８１】
（第５実施形態）
図１１は、本発明の第５実施形態におけるエジェクタ絞り制御のフローチャート図である。まずステップＳ２１で、冷媒温度センサ９で検知するガスクーラ２出口の冷媒温度Ｔｇｃを取り込む。次のステップＳ２２では、制御装置１０の内部に記憶保持した最適高圧制御マップに基づき、取り込んだ冷媒温度Ｔｇｃから最適高圧Ｐｅを算出する。更にステップＳ２３では、吐出圧力センサ８で検知するコンプレッサ１からの冷媒吐出圧力Ｐｈを取り込み、次のステップＳ２４ではその吐出圧力ＰｈをステップＳ２３で算出した最適高圧Ｐｅとするための第１絞り開度Ｓ１を算出する。
【００８２】
一方制御装置１０は、内部に冷媒温度Ｔｇｃに対する所定絞り開度マップを記憶保持している。これは、冷房能力を確保するため冷媒温度Ｔｇｃに対する所定の絞り開度を決めたもので、図１２はその冷媒温度Ｔｇｃに対する第２絞り開度Ｓ２の設定例を示すグラフである。ステップＳ２５では、ステップＳ２１で取り込んだ冷媒温度Ｔｇｃから内部に記憶保持した所定絞り開度マップに基づき第２絞り開度Ｓ２を算出する。
【００８３】
そして、ステップＳ２６では、先の第１絞り開度Ｓ１が今の第２絞り開度Ｓ２よりも大きいか否かを判定する。その判定結果がＹＥＳで第１絞り開度Ｓ１が大きくならばステップＳ２７ａに進んで第１絞り開度Ｓ１を実行する。また、ステップＳ２６での判定結果がＮＯで第２絞り開度Ｓ２の方が大きいならばステップＳ２７ｂに進んで第２絞り開度Ｓ２を実行するものである。
【００８４】
次に、本実施形態での特徴を述べる。本実施形態の制御装置１０は、吐出圧力Ｐｈを最適高圧Ｐｅとするための可変絞り機構７の第１絞り開度Ｓ１を算出すると共に、内部に記憶保持した冷媒温度Ｔｇｃに対する所定絞り開度マップに基づき冷媒温度Ｔｇｃから可変絞り機構７の第２絞り開度Ｓ２を算出し、第１・第２絞り開度Ｓ１・Ｓ２を比較して大きい方の開度を選択して実行するようにしている。
【００８５】
上述した第１・２実施形態では、吐出圧力Ｐｈもしくは冷媒温度Ｔｇｃから低負荷状態にあるか否かを判断して、低負荷の状態なら絞り開度を開くように制御しているが、本実施形態によれば、冷房能力を確保するための冷媒温度Ｔｇｃに対する所定絞り開度マップを制御装置１０内部に記憶保持しておくと共に、通常制御での最適吐出圧力制御線での最適高圧Ｐｅとするための絞り開度Ｓ１と、前記所定絞り開度マップから導き出される絞り開度Ｓ２とを比較して大きい方の開度を選択して実行するものである。これにより、常により冷房能力が出る状態が選択されることとなる。
【００８６】
（第６実施形態）
図１３は、本発明の第６実施形態における本冷凍サイクル装置を適用した車両用空調装置６１の概略構成を示す模式図であり、車両用空調装置６１を水冷エンジン搭載の車両に搭載したものである。まず、空気流路をなす空調ケーシング６２の空気上流部位には、車室内空気を吸入するための内気吸入口６３と、車室外空気を吸入するための外気吸入口６４とが形成されると共に、これらの吸入口６３・６４を選択的に開閉する吸入口切換ドア６５が設けられている。また、この吸入口切換ドア６５は、サーボモータ６６等の駆動手段によって切換開閉される。
【００８７】
この吸入口切換ドア６５の下流側部位には、送風ブロワ６７（送風手段）が配設されており、この送風ブロワ７により両吸入口６３・６４から吸入された空気が、後述する各吹出口７４〜７６に向けて送風されている。送風ブロワ６７の空気下流側には、空気冷却手段を成し本冷凍サイクル装置の１つであるエバポレータ６が配設されており、送風ブロワ６７により送風された空気は全てこのエバポレータ６を通過する。
【００８８】
エバポレータ６の空気下流側には、空気加熱手段を成すヒータコア７０が配設されており、このヒータコア７０は、図示しない先のエンジンの冷却水を熱源として空気を加熱している。また、空調ケーシング６２には、ヒータコア７０をバイパスするバイパス通路７２が形成されており、ヒータコア７０の空気上流側には、ヒータコア７０を通る風量とバイパス通路７２を通る風量との風量割合を調節するエアミックスドア７３が配設されている。そして、サーボモータ８６等の駆動手段にてこのエアミックスドア７３の開度を調節して風量割合を調節し、吹出空気温度を調節している。
【００８９】
また、空調ケーシング２の最下流側部位には、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフェイス吹出口７４と、車室内乗員の足元に空気を吹き出すためのフット吹出口７５と、フロントガラスの内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口７６と、複数の吹出口が形成されている。そして、上記各吹出口７４〜７６の空気上流側部位には、モード切換ドアとしてのフェイスドア７８・フットドア７９・デフロスタドア８０が配設されていて、サーボモータ７７等の駆動手段によって連動駆動され、それぞれの吹出口を開閉することにより、吹出モードが切り換えられる。
【００９０】
制御装置１０は、先の冷凍サイクルの制御に加えて、電磁クラッチ・送風ブロワ６７及びサーボモータ６６・７７・８６等の駆動手段等を制御する。この制御装置１０には、所望の車室内温度を設定する温度設定手段８２と、車室内の温度を検出する内気温センサ（内気温検出手段）８３と、外気の温度を検出する外気温センサ（外気温検出手段）８４と、車室内に侵入する日射量を検出する日射センサ８５と、エバポレータ６の後流温度を検出する温度センサ６９と、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ７１と、サーボモータ８６に付いていてエアミックスドア７３の開度を検出するポテンションメーター８７が入力接続されている。
【００９１】
制御装置１０は、これらセンサ群８８からの入力信号に基づいて所定の手順により、コンプレッサをＯＮ−ＯＦＦさせる電磁クラッチや、送風ブロワ６７を駆動する図示しないモータコントローラや、吸入口切換ドア６５を駆動するサーボモータ６６や、エアミックスドア７３を駆動するサーボモータ８６や、モード切換ドア７８〜８０を駆動するサーボモータ７７に制御信号を出力する。
【００９２】
次に、本実施形態での特徴を述べる。まず、本実施形態では、エバポレータ６へ空調用空気を送風する送風ブロワ６７を備えると共に、制御装置１０は、送風ブロワ６７の駆動電圧が所定値より高い場合は所定絞り開度マップを絞り開度の大きくなる方向（図１２で実線から破線方向）へ可変し、駆動電圧が所定値より低い場合は所定絞り開度マップを絞り開度の小さくなる方向（図１２で実線から一点鎖線方向）へ可変するものである。
【００９３】
これは、送風ブロワ６７の駆動電圧が所定値よりも高いか低いかによってエバポレータ６の負荷が高いか低いかが判断できるため、負荷の高低に応じて所定絞り開度マップを絞り開度の大きくなる方向、もしくは絞り開度の小さくなる方向へ補正するものである。これにより、更に負荷の高低に応じた冷房能力が設定されることとなる。
また、本実施形態では、車室内空気の温度を検出する内気温センサ８３と車室外空気の温度を検出する外気温センサ８４とを備えた車両用空調装置６１に本冷凍サイクル装置を適用すると共に、制御装置１０は、内気温センサ８３もしくは外気温センサ８４で検出するエバポレータ６への送風空気温度が所定値より高い場合は所定絞り開度マップを絞り開度の大きくなる方向（図１２で実線から破線方向）へ可変し、送風空気温度が所定値より低い場合は所定絞り開度マップを絞り開度の小さくなる方向（図１２で実線から一点鎖線方向）へ可変するものである。
【００９４】
これは、エバポレータ６への送風空気温度が所定値より高いか低いかによってもエバポレータ６の負荷が高いか低いかが判断できるため、負荷の高低に応じて所定絞り開度マップを絞り開度の大きくなる方向、もしくは絞り開度の小さくなる方向へ補正するものである。これによっても、更に負荷の高低に応じた冷房能力が設定されることとなる。
【００９５】
（その他の実施形態）
本発明は、二酸化炭素等を冷媒とした超臨界サイクルのみならず、フロン、その他の冷媒を用いた冷凍サイクル（エジェクタサイクル）にも適用できる。また、使用用途も、自動車等の車両用空調装置の冷凍サイクル（エジェクタサイクル）のみならず、電気式温水器（ヒートポンプ式給湯器）等、その他のあらゆる分野に用いられる冷凍サイクル（エジェクタサイクル）に適用できる。尚、上述の実施形態での第１所定圧力Ｐ１と第２所定圧力Ｐ２、もしくは第１所定温度Ｔ１と第２所定温度Ｔ２は、同じ圧力・同じ温度としても良い。
【００９６】
また、上述の第１・第２実施形態では、ニードル弁１８を駆動するアクチュエータとして電磁式の制御弁２３を、パイロット弁２３ａ・電磁コイル２３ｂおよびスプリング等のパイロット弁付勢手段等によって構成しているが、ニードル弁１８を駆動するアクチュエータとしてステッピングモータ等によって駆動されるモータ駆動式の制御弁、あるいは圧電式の制御弁、あるいは機械式の構造を持つ弁を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第1実施形態に関わる冷凍サイクルの概略構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第1実施形態に関わるエジェクタ３の構造例を示す断面図である。
【図３】本発明の第1実施形態におけるエジェクタ絞り制御のフローチャート図である。
【図４】ガスクーラ出口冷媒温度Ｔｇｃに対する最適吐出圧力制御線（エジェクタサイクルの成績係数ＣＯＰが最大となる制御ライン）を示すグラフである。
【図５】エジェクタ３の絞り開度と、成績係数（ＣＯＰ）および冷房能力との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態におけるエジェクタ絞り制御のフローチャート図である。
【図７】本発明の第３実施形態に関わる冷凍サイクルの概略構成を示す回路図である。
【図８】本発明の第３実施形態に関わるエジェクタ３の構造例を示す断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に関わる冷凍サイクルの概略構成を示す回路図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に関わるエジェクタ３の構造例を示す断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態におけるエジェクタ絞り制御のフローチャート図である。
【図１２】ガスクーラ出口冷媒温度Ｔｇｃに対する第２絞り開度Ｓ２の設定例を示すグラフである。
【図１３】本発明の第６実施形態における本冷凍サイクル装置を適用した車両用空調装置６１の概略構成を示す模式図である。
【図１４】従来の冷凍サイクルの概略構成を示す回路図である。
【図１５】従来のエジェクタ１０３の構造例を示す断面図である。
【図１６】膨張弁サイクルにおける絞り径と吹き出し温度との関係を示すグラフである。
【図１７】エジェクタサイクルにおける絞り径と吹き出し温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９８】
１…コンプレッサ（冷媒圧縮機）
２…ガスクーラ（冷媒放熱器）
３…エジェクタ
４…気液分離器
６…エバポレータ（冷媒蒸発器）
７…可変絞り機構（可変絞り手段）
８…吐出圧力センサ（吐出圧力検知手段）
９…冷媒温度センサ（冷媒温度検知手段）
１０…制御装置（制御手段）
１１…高圧入口部
１２…低圧入口部
１３…ノズル
３１…ペルチェ素子（加熱冷却手段）
５１…感温部
５１ａ…形状記憶部材（形状記憶ばね）
６７…送風ブロワ（送風手段）
８３…内気温センサ（内気温検出手段）
８４…外気温センサ（外気温検出手段）
Ｐｈ…吐出圧力
Ｐｅ…最適高圧
Ｔｇｃ…冷媒温度
Ｐ１…第１所定圧力
Ｐ２…第２所定圧力
Ｔ１…第１所定温度、所定温度
Ｔ２…第２所定温度
Ｓ１…第１絞り開度
Ｓ２…第２絞り開度
【図１】
2004301491.tif 000003
【図２】
2004301491.tif 000004
【図３】
2004301491.tif 000005
【図４】
2004301491.tif 000006
【図５】
2004301491.tif 000007
【図６】
2004301491.tif 000008
【図７】
2004301491.tif 000009
【図８】
2004301491.tif 000010
【図９】
2004301491.tif 000011
【図１０】
2004301491.tif 000012
【図１１】
2004301491.tif 000013
【図１２】
2004301491.tif 000014
【図１３】
2004301491.tif 000015
【図１４】
2004301491.tif 000016
【図１５】
2004301491.tif 000017
【図１６】
2004301491.tif 000018
【図１７】
2004301491.tif 000019