(57)【要約】      （修正有）【課題】超臨界冷却流体が流れる空調回路用の膨張モジュールを提供する。【解決手段】このモジュールは、１個の入力と２個の出力とにより空調回路に接続される。モジュールは、膨張装置（１２０）と、前記膨張装置および２個の出力に接続される分配バルブ（１６）とを含む。このような膨張モジュールを用いた２個のエバポレータを備える回路を提案する。２個のエバポレータ（１３１、１３２）は、並列接続されている。モジュールは、ガスクーラーからの流体を入力で受容し、出力で２個のエバポレータ（１３１、１３２）の少なくとも一方に流体を送る。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界冷却流体による空調回路（１０）用の膨張モジュールであって、１個の入力と２個の出力とにより、前記回路に接続されており、膨張装置（１２０）と、前記膨張装置および２個の出力に接続された分配バルブ（１６）とを備えることを特徴とする膨張モジュール。
【請求項２】
膨張装置（１２０）と分配バルブ（１６）とが、互いに組み立てられて、単位モジュールを形成していることを特徴とする請求項１に記載の膨張モジュール。
【請求項３】
膨張装置（１２０）および分配バルブ（１６）が、共通ブロックに嵌合されて、単位アセンブリを形成し、共通ブロックが、前記入力および前記出力を有することを特徴とする請求項１に記載の膨張モジュール。
【請求項４】
膨張モジュール（１２）が、超過圧バルブ（１５）を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の膨張モジュール。
【請求項５】
超過圧バルブが、膨張装置（１２０）と、分配バルブ（１６）との間に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の膨張モジュール。
【請求項６】
分配バルブ（１６）が、３ポートバルブであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の膨張モジュール。
【請求項７】
超臨界冷却流体が流れるエバポレータ車両用の空調回路（１０）であって、コンプレッサ（１４）と、ガスクーラー（１１）と、並列接続された少なくとも２個のエバポレータ（１３１、１３２）とを備え、請求項１〜６のいずれか一項に記載の膨張モジュールを有し、ガスクーラーからの流体を受け、この流体を、２個のエバポレータ（１３１、１３２）の少なくとも一方に送るようになっていることを特徴とする空調回路。
【請求項８】
エバポレータ（１３１、１３２）をコンプレッサ（１４）に接続する分岐線の部分と、ガスクーラー（１１）を膨張モジュール（１２）に接続する分岐線の部分との間で、熱交換を可能にするように配置された内部熱交換器（９）を含むことを特徴とする請求項７に記載の空調回路。
【請求項９】
膨張モジュールの分配バルブ（１６）を制御するように取り付けられた制御ユニット（４２）を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の空調回路を備えた空調設備。
【請求項１０】
２個のエバポレータの作動制御下で、制御ユニット（４２）が、少なくとも一方のエバポレータ（１３１、１３２）の蒸発温度に応じて、分配バルブ制御信号を供給するように選択された調節法則に従って、分配バルブ（１６）を制御可能であることを特徴とする請求項９に記載の設備。
【請求項１１】
制御ユニットが、エバポレータ（１３１、１３２）の蒸発温度を使用可能であり、その目標値が、分配バルブ（１６）を制御するための調節パラメータとして最大であることを特徴とする請求項１０に記載の設備。
【請求項１２】
制御ユニット（４２）が、分配バルブ（１６）を制御するための調節パラメータとして、２個のエバポレータ（１３１、１３２）の蒸発温度の差を使用できるようになっていることを特徴とする請求項１１に記載の設備。
【請求項１３】
空調回路（１０）が、第１のエバポレータ（１３１）の蒸発温度と、第２のエバポレータ（１３２）の蒸発温度とを、それぞれ測定可能な２個の温度センサ（１３１０、１３２０）を含むことを特徴とする請求項１１または１２に記載の設備。
【請求項１４】
制御ユニット（４２）が、分配バルブ（１６）を制御するための調節パラメータとして、第１のエバポレータ（１３１）の蒸発温度と、第２のエバポレータ（１３２）の蒸発温度推定値との差を使用するようになっていることを特徴とする請求項１０に記載の設備。
【請求項１５】
制御ユニット（４２）が、エバポレータの熱係数（Ｋeff）と、第２のエバポレータの出力における流体の圧力（Ｐ出力_ev）と、第２のエバポレータ（１３２）の下流にある空気流の温度（Ｔ出力_空気）とから、第２のエバポレータの蒸発温度の推定値（Ｔｅ２推定）を計算できるようになっていることを特徴とする請求項１４に記載の設備。
【請求項１６】
第１のエバポレータ（１３１）の蒸発温度を測定するために、第１のエバポレータ（１３１）の位置に配置された温度センサを含むことを特徴とする請求項１４または１５に記載の設備。
【請求項１７】
各温度センサが、結合されるエバポレータの過熱領域に、または結合されるエバポレータを通る空気流内に配置されていることを特徴とする請求項１３または１６に記載の設備。
【請求項１８】
調節法則が、調節パラメータの測定値と目標値との偏差に応じて、分配バルブの制御信号を供給する閉ループ制御であることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれかに記載の設備。
【請求項１９】
閉ループの調節法則が、比例微積分制御であることを特徴とする請求項１８に記載の設備。
【請求項２０】
単一エバポレータの使用制御下で、制御ユニット（４２）が、使用するエバポレータに向かって、冷却流体のほぼ全体を送るように、分配バルブの開放を制御しうるようになっていることを特徴とする請求項９に記載の設備。
【請求項２１】
制御ユニット（４２）が、さらに、少なくとも一方のエバポレータ（１３１、１３２）の蒸発温度に関する調節パラメータに応じて、コンプレッサの制御信号を供給するように選択された調節法則に従って、コンプレッサ（１４）を制御しうるようになっていることを特徴とする請求項９〜２０のいずれかに記載の設備。
【請求項２２】
制御ユニット（４２）が、エバポレータの蒸発温度（Ｔｅ１、Ｔｅ２）を使用可能であり、その蒸発温度目標値（Ｔｅ１目標、Ｔｅ２目標）は、コンプレッサを制御するための調節パラメータとして、最小であることを特徴とする請求項２１に記載の設備。
【請求項２３】
コンプレッサ（１４）は、外部制御式でシリンダ容積が可変であることを特徴とする請求項２１または２２に記載の設備。
【請求項２４】
第１のエバポレータは、車両の前方空調区画に配置され、第２のエバポレータは、車両の後方空調区画に配置されていることを特徴とする請求項９〜２３のいずれか一項に記載の設備。
【請求項２５】
ａ）乗員の冷房要求に応じて、２個のエバポレータを使用するべきか否かを決定するステップと、
ｂ）２個のエバポレータを使用するべきである場合、少なくとも一方のエバポレータの蒸発温度（Ｔｅ１、Ｔｅ２）を、調節パラメータとして用いる選択された調節法則に従って、分配バルブを調節するステップを含むことを特徴とする、請求項７または８に記載の空調回路の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用の、２個のエバポレータを備える空調設備で使用される膨張モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような設備は、一般に、単一のエバポレータを使うだけでは、車室内の循環空気を冷却するのに十分でない大型車両に設けられている。
【０００３】
一般に、エバポレータの一方は、車両の前方に配置され、エバポレータの他方は、後方に配置される。その場合、２個のエバポレータは、空調された空気流を、車両の車室内に供給するように結合される。
【０００４】
一般に、このような設備は、低圧冷却流体（臨界未満モードの動作）、例えば流体Ｒ１３４Ａを用いる。しかし、この設備は、二酸化炭素（Ｒ７４４）等の高圧冷却流体（超臨界モードの動作）には適しない。
【０００５】
特許文献１は、超臨界冷却流体が流れる空調回路を提案している。この回路は、並列接続された２個のエバポレータを備えている。エバポレータの上流にある各分岐線には、減圧バルブが取り付けられている。２個の減圧バルブは、ガスクーラーから出る冷却流体を受容する。バルブは、ガスクーラーから出た流体を、この流体の温度によって決まる圧力で、ガスクーラーの出力に導いてから、エバポレータに送るように構成されている。
【０００６】
従って、この文献は、超臨界流体の使用に適する２個のエバポレータを備える空調設備を提案している。しかし、この提案された設備は、多数の管と接続線とを介在させるので、二酸化炭素等のガスによる超臨界モードでの動作の結果、圧力が非常に高くなり、たとえば約１４０バールとなるので、漏れのリスクが高くなる。しかも、エバポレータが備える２個の分岐線の構造は複雑である。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６０９２３７９号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、超臨界冷却流体の空調回路用の膨張モジュールを提案することにより、上記の状況を改善するものである。膨張モジュールは、１個の入力と２個の出力とにより、空調回路に接続される。膨張モジュールは、膨張装置と、この膨張装置および２個の出力に接続される分配バルブとを備えている。
【０００９】
膨張装置と分配バルブとは、互いに組み立てて、単位モジュールとされる。
【００１０】
膨張装置および分配バルブは、共通ブロックに嵌合して、単位アセンブリを形成し、共通ブロックは、前記入力と出力とを有する。
【００１１】
膨張モジュールは、超過圧バルブを備えている。
【００１２】
超過圧バルブは、膨張装置と、分配バルブとの間に配置されている。
【００１３】
分配バルブは、３ポートバルブである。
【００１４】
本発明は、さらに、超臨界冷却流体が流れるエバポレータ車両用の空調回路に関し、この回路は、コンプレッサと、ガスクーラーと、並列接続された少なくとも２個のエバポレータとを備えている。空調回路は、上記のような膨張モジュールを有し、このモジュールは、ガスクーラーからの流体を、前記入力で受容し、前記出力で、２個のエバポレータの少なくとも一方に送る。
【００１５】
空調回路は、さらに、エバポレータをコンプレッサに接続する分岐線の部分と、ガスクーラーを膨張モジュールに接続する分岐線の部分との間で熱交換できるようになっている内部熱交換器を備えている。
【００１６】
また本発明は、上記のような空調回路を備える空調設備にも関する。この設備は、膨張モジュールの分配バルブを制御するように取り付けられた制御ユニットを備えている。
【００１７】
次に、本発明の空調設備における任意選択による補完的または代替的な特徴を挙げる。
−２個のエバポレータの作動制御下で、制御ユニットは、少なくとも一方のエバポレータの蒸発温度に応じて、分配バルブ制御信号を供給するように選択された調節法則に従って、分配バルブを制御可能である。
−制御ユニットは、エバポレータの蒸発温度を使用可能であり、その目標値が、分配バルブを制御するための調節パラメータとして最大である。
−制御ユニットは、分配バルブを制御するための調節パラメータとして、２個のエバポレータの蒸発温度の差を使用可能である。
−空調回路は、第１のエバポレータの蒸発温度と、第２のエバポレータの蒸発温度とを、それぞれ測定可能な２個の温度センサを備えている。
−制御ユニットは、分配バルブを制御するための調節パラメータとして、第１のエバポレータの蒸発温度と、第２のエバポレータの蒸発温度推定値との差を使用可能である。
−制御ユニットは、エバポレータの熱係数と、第２のエバポレータの出力における流体の圧力と、第２のエバポレータの下流にある空気流の温度とから、第２のエバポレータの蒸発温度の推定値を計算可能である。
−設備は、第１のエバポレータの蒸発温度を測定するために、第１のエバポレータの位置に配置された温度センサを備えている。
−各温度センサは、結合されるエバポレータの過熱領域に、または結合されるエバポレータを通る空気流に配置されている。
−調節法則は、調節パラメータの測定値と目標値との偏差に応じて、分配バルブの制御信号を供給する閉ループ制御であり、特に、比例微積分制御である。
−単１エバポレータの使用制御下で、制御ユニットは、使用するエバポレータに向かって、冷却流体のほぼ全体を送るように、分配バルブの開放を制御可能である。
−制御ユニットは、さらに、少なくとも一方のエバポレータの蒸発温度に関する調節パラメータに応じてコンプレッサの制御信号を供給するように選択された調節法則に従って、コンプレッサを制御可能である。
−制御ユニットは、エバポレータの蒸発温度を使用可能であり、その蒸発温度目標値は、コンプレッサを制御するための調節パラメータとして最小である。
−コンプレッサは、外部制御式であり、シリンダ容積は可変である。
−第１のエバポレータは、車両の前方空調区画に配置され、第２のエバポレータは、車両の後方空調区画に配置されている。
【００１８】
本発明は、また、上記の空調回路の制御方法に関し、この方法は、
ａ）乗員の冷房要求に応じて、２個のエバポレータを使用すべきか否かを決定するステップと、
ｂ）２個のエバポレータを使用するべきである場合、少なくとも一方のエバポレータの蒸発温度を、調節パラメータとして用い、選択された調節法則に従って、分配バルブを制御するステップを有する。
【００１９】
本発明の他の特徴および長所は、後述する詳細な説明と、添付図面との検討から明らかになると思う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
最初に、本発明による空調回路１０を示す図１を参照する。
【００２１】
空調回路１０には、ＣＯ2タイプの冷却流体（Ｒ７４４）が流れている。空調回路１０は、
−圧力Ｐ０でガス状態にある流体を受容し、所定の圧力Ｐ１まで圧縮するコンプレッサ１４と、
−コンプレッサによりほぼ一定の圧力に圧縮されるガスを冷却するガスクーラー１１と、
−ガスクーラー１１から出た流体の圧力を下げて、少なくとも一部を、液体状態にする膨張モジュール１２と、
−膨張モジュールから送られる液体状の流体を、ほぼ一定の圧力でガス状態に移行させることにより、空調された空気流を発生させ、これを、車両の車室に送る２個のエバポレータ１３１、１３２とを備えている。第１のエバポレータ１３１は、車室の前方に配置され、第２のエバポレータ１３２は、車室の後方に配置されている。
【００２２】
空調回路は、さらに、膨張モジュール１２に向かうガスクーラー１１の循環流体が、コンプレッサ１４に向かうエバポレータ１３１、１３２の循環流体に熱を譲ることができる内部熱交換器９を備えている。
【００２３】
エバポレータ１３１、１３２の出力と、コンプレッサ１４の入力との間には、液体の衝撃を回避するために、アキュムレータ１７（図４）を設けることがある。
【００２４】
ガスクーラー１１は、外部空気流を受容して、車室内で取り出した熱を排出する。ガスクーラーは、一定の動作条件下で、電動換気装置により作動される。
【００２５】
エバポレータ１３１、１３２は、外部空気流により供給される送風装置から空気流を受容し、空調された空気流を発生する。
【００２６】
第１のエバポレータ１３１は、特に、車両前方の空調区画に配置され、空調設備により、主要エバポレータとして使用される。第２のエバポレータ１３２は、車両後方の空調区画に配置され、いわば２次的な空調設備内で、補助エバポレータとして使用される。
【００２７】
超臨界サイクルで動作する空調回路では、超臨界冷却流体は、ガスクーラー１１で熱交換した空気により冷却されるが、熱交換は、コンデンサ内で循環する臨界未満の流体に対して行われるように、等温では行われない。
【００２８】
より詳しくは、超臨界冷却流体は、気相で圧縮され、コンプレッサ１４により高圧にされる。その後、ガスクーラー１１が、入ってくる空気流により、冷却流体を冷却する。臨界未満のモードで動作する空調回路とは異なり、圧縮後に流体を冷却しても、相は変化しない。流体が液体状態に移行するのは、膨張中だけである。
【００２９】
このように、超臨界サイクルで動作する空調設備では、膨張モジュールが、臨界未満のモードの設備による従来型の膨張機能以外の機能を果たす。すなわち、流体の高圧制御を行うので、設備の冷却能力、ならびに効率を最適化することができる。こうした特別な機能には、膨張モジュールの適切な構造と、エバポレータへの流体の分配調節と、空調設備の可変流量部品とが必要である。
【００３０】
図２は、本発明の膨張モジュール１２を詳しく示す図である。
【００３１】
膨張モジュールは、入力Ｅ１と出力Ｓ１、Ｓ２とにより、上記の空調回路１０に組み込まれる。入力Ｅ１は、ガスクーラー１１からの冷却流体を受容する。膨張モジュール１２を通過後、冷却流体は、出力Ｓ１、Ｓ２から、それぞれエバポレータ１３１、１３２の方向に、膨張モジュールを出ることができる。
【００３２】
膨張モジュール１２は、膨張装置１２０と、この膨張装置１２０および２個の出力Ｓ１、Ｓ２に接続される分配バルブ１６とを備えた分岐線を有する。膨張装置１２０と分配バルブ１６とは、このように直列接続されている。分配バルブ１６は、膨張装置１２から出た流体をエバポレータに供給する３ポートバルブである。
【００３３】
分配バルブ１６により、冷房要求に応じて、２個のエバポレータ１３１、１３２の各々に送る流体の割合を調節できる。さらに、分配バルブは、必要に応じて、単一のエバポレータ１３１を動作させたり、２個のエバポレータ１３１、１３２を動作させたりすることができる。
【００３４】
膨張モジュール１２は、また、エバポレータを保護するための超過圧バルブ１５を備えることができ、超過圧力は、空調回路の外部に送られる。超過圧バルブは、膨張装置１２０と分配バルブ１６との間に配置されている。
【００３５】
膨張装置１２０は、高圧を最適化させながら、この装置を通過する冷却流体ＣＯ2を膨張させる。膨張装置は、機械式でも、電気式でもよい。
【００３６】
膨張装置１２０および分配バルブ１６を、単一モジュールに組み込んで、設備のコストを削減することもできる。従って、これらを互いに組み立てて、単位モジュールを形成することも可能である。変形実施形態では、単位アセンブリを形成するように、これらを共通ブロックに嵌合可能である。その場合、共通ブロックは、入力Ｅ１と、出力Ｓ１およびＳ２を有する。
【００３７】
次に、本発明による空調設備２の全体図である図３を参照する。
【００３８】
空調設備２には、本発明の膨張モジュール１２を備える空調回路１０が設けられている。
【００３９】
空調設備２は、制御ユニット４２と車室調節装置４１とを備えている。制御ユニット４２は、空調設備の可変流量部品の制御信号を決定し、冷却力を最適化する。
【００４０】
制御ユニット４２は、空調設備の構成部品を調整する空調部品調節装置４２０と、センサから送られる情報に応じて空調回路１０の外部制御部品の制御信号を計算する計算機４２１とからなる。分配バルブ１６とコンプレッサは、コンプレッサが制御バルブを備えている場合に、たとえば、このような外部制御部品を構成する。制御ユニット４２は、さらに、たとえばコンプレッサの制御バルブ等のアクチュエータ４３と相互に作用する。これらのアクチュエータは、計算された制御信号を、外部制御部品に付与する。
【００４１】
車室調節装置４１は、エバポレータ１３１、１３２の入力に送られる空気の温度目標値を決めるように構成され、エバポレータ１３１、１３２の設定温度を供給する。
【００４２】
提案された空調設備は、２個のエバポレータ１３１、１３２の使用と相容れる超臨界サイクルに従って、空調回路１０を動作可能にするように構成されている。そのため、この空調設備は、特に、冷却流体の膨張だけでなく、冷却流体の流量を最適化可能な膨張モジュール１２を用いている。さらに、この設備は、エバポレータを厳密に制御し、特に、エバポレータの蒸発温度を制御して、車両の乗員の要求にこたえる冷却力に達するように構成されている。
【００４３】
本発明の設備は、
−２個のエバポレータ１３１、１３２のうちの１つだけを作動させる第１のモード
−２個のエバポレータ１３１、１３２を同時に作動させる第２のモード
の２つのモードで動作可能である。
【００４４】
２個のエバポレータを作動するモードでは、制御ユニット４２が、調節パラメータに応じて、分配バルブ１６を制御するために選択された調節法則を実施し、従って、２個のエバポレータ１３１、１３２の間の膨張装置１２０から出る冷却流体の分配を行う。分配バルブ１６のこうした調節は、空調のＣＯＰ性能係数を最適化するように実施される。
【００４５】
制御ユニット４２は、使用する分配バルブの調節パラメータを予め決めておく。調節パラメータは、少なくとも一方のエバポレータ１３１、１３２の蒸発温度Ｔｅ１またはＴｅ２に関する。
【００４６】
このようにして、調節法則により、少なくとも一方のエバポレータの蒸発温度に応じて、分配バルブから、第１のエバポレータまたは第２のエバポレータに送られる流体の流量を調節することができる。
【００４７】
分配バルブ１６を調節するために、本発明の制御ユニットは、また、エバポレータ１３１、１３２の蒸発温度目標値を考慮して、ユーザが必要とする冷却力を提供することができる。これらの温度目標値は、たとえば車両の前方および後方で、乗員の冷房の要求を示す値である。
【００４８】
調節法則は、たとえば閉ループの調節法則とすることができる。
【００４９】
従来の閉ループの調節法則は、たとえば、ＰＩＤ比例微積分調節であり、所定の調節パラメータの測定値Ｍと目標値Ｃとの偏差から、可変流量外部制御部品の制御信号Ｓ制御を供給し、調節パラメータの測定値Ｍと目標値Ｃとの偏差がゼロになるまで、部品に制御信号を付与する。添付Ａの等式Ａ１に、ＰＩＤタイプの調節の特徴を示した。この等式から、調節パラメータの測定値Ｍと目標値Ｃとに応じて、考慮された外部制御部品の制御信号Ｓ制御が得られる。
【００５０】
本発明の範囲では、このような閉鎖ループの調節法則を適用される制御ユニットにより、分配バルブ１６を制御することができる。
【００５１】
閉ループの調節法則は、少なくとも１つのエバポレータ１３１、１３２の蒸発温度に関するパラメータの測定値Ｍと、目標値Ｃとの偏差に応じて、分配バルブ１６の制御信号を供給する。
【００５２】
使用すべき調節パラメータを決定後、制御ユニット４２は、調節パラメータの測定値Ｍと目標値Ｃとを受信する。次いで、制御ユニットの空調部品調節装置４２０は、調節パラメータの測定値Ｍと目標値Ｃとの偏差がゼロに近くなるまで、ＰＩＤ調節を実施する。制御信号は、等式Ａ１のタイプの等式により、計算機４２１によって計算され、次いで、アクチュエータ４３により、外部制御部品に付与される。
【００５３】
補足的に、コンプレッサ１４が外部制御式の可変流量のコンプレッサである場合、制御ユニット４２は、同様に、少なくとも一方のエバポレータ１３１、または１３２の蒸発温度Ｔｅ１またはＴｅ２に関する調節パラメータを用いた調節法則に従って、コンプレッサを制御するように構成されている。このようにして、調節法則は、少なくとも一方のエバポレータの蒸発温度Ｔｅ１またはＴｅ２に応じて、コンプレッサの制御信号を供給する。調節法則は、また、少なくとも一方のエバポレータ１３１、１３２の蒸発温度の目標値を考慮することができる。
【００５４】
また調節法則は、調節パラメータの測定値Ｍと目標値Ｃとの偏差に応じて、コンプレッサの制御信号を供給する閉ループの調節法則とすることができる。このような閉じた調節法則は、たとえば、ＰＩＤ比例微積分調節とすることができる。
【００５５】
外部制御式のコンプレッサは、アクチュエータ４３が付与する制御信号に応じて、強度Ｉｖが変化する制御バルブを備えている。本発明によるコンプレッサ１４の制御により、空調回路の冷却力を最適化することができる。
【００５６】
本発明は、たとえばクラッチを備える内部制御コンプレッサ等の他のタイプのコンプレッサにも適用できるが、以下の説明では、コンプレッサ１４は、限定的ではなく例として外部制御式でシリンダ容積が可変のコンプレッサであるものとする。
【００５７】
空調回路１０は、２個の温度センサを備えることができる。第１の温度センサ１３１０は、第１のエバポレータ１３１に配置されて、蒸発温度Ｔｅ１を測定し、第２の温度センサ１３２０は、第２のエバポレータ１３２に配置されて、蒸発温度Ｔｅ２を測定する。
【００５８】
変形実施形態では、第１のエバポレータ１３１の位置に、単独センサ１３１０を設けて、蒸発温度Ｔｅ１を測定可能である。
【００５９】
センサの数は、分配バルブ、またはコンプレッサを調節するために決定される調節パラメータに依存する。
【００６０】
各センサ１３１０（または１３２０）は、結合されるエバポレータ１３１（または１３２）の蒸発温度Ｔｅ１（またはＴｅ２）を供給する。センサは、結合されるエバポレータ１３１（または１３２）の後方にある過熱領域に、または、エバポレータを通過する空気流内に配置可能である。センサが供給する測定値により、エバポレータの充填レベルについての情報が得られる。
【００６１】
以下の説明では、使用される調節法則が、限定的ではなく、例として、閉ループの調節法則であるものとする。
【００６２】
以下、図５Ａと図５Ｂを参照しながら、分配バルブ１６とコンプレッサ１４との制御方法について説明する。
【００６３】
図５Ａは、空調回路１０が、エバポレータ１３１、１３２の蒸発温度Ｔｅ１、Ｔｅ２をそれぞれ測定する２個のセンサ１３１０、１３２０を装備している場合に、分配バルブ１６とコンプレッサ１４との制御ステップを示すフローチャートである。
【００６４】
図５Ｂは、空調回路１０が、エバポレータ１３１の蒸発温度Ｔｅ１を測定する単一センサ１３１０を備えている場合に、分配バルブ１６とコンプレッサ１４との制御ステップを示すフローチャートである。
【００６５】
最初に図５Ａを参照する。空調回路１０は、２個のセンサ１３１０、１３２０を備えている。
【００６６】
ステップ１００で、制御ユニット４２は、２個のエバポレータを使用すべきかどうか決定する。２個のエバポレータ１３１、１３２の一方を使用するか、両方を使用するかは、乗員が車室の制御パネルに指示する温度制御によって決まる。たとえば、制御パネルで、車室後方の温度を下げることが求められた場合、第２のエバポレータを使用する。この例では、コンプレッサの容量または、車室の後方領域専用の第２のエバポレータ１３２に向かう冷却流体の流量を増加させなければならない。
【００６７】
２個のエバポレータを使用すべき場合には、ステップ１０２で、車室調節装置４１が、それぞれエバポレータ１３１および１３２の蒸発温度の目標値Ｔｅ１目標とＴｅ２目標とを、計算機４２１に供給する。
【００６８】
ステップ１０３では、計算機４２１が、第１のエバポレータ１３１の蒸発温度目標値Ｔｅ１目標と、第２のエバポレータ１３２の蒸発温度目標値Ｔｅ２目標とで、小さい方の値に対応する最小目標値Ｔｅ目標を決定する。
【００６９】
ステップ１０４で、最小目標値Ｔｅ目標が、第１のエバポレータの蒸発温度目標値Ｔｅ１目標であると決定された場合、ステップ１０５では、制御ユニット４２は、コンプレッサ１４を調節するための調節パラメータとして、第１のエバポレータの蒸発温度Ｔｅ１を使用する。第１のエバポレータ１３１の蒸発温度測定値Ｔｅ１測定は、センサ１３１０により、計算機４２１に供給される。
【００７０】
たとえば、調節法則が閉ループの調節法則である場合、コンプレッサの制御バルブの制御信号Ｓ制御は、Ａ１と同様の式により計算されて、第１のエバポレータの蒸発温度の測定値Ｔｅ１測定と目標値Ｔｅ１目標との偏差に応じて、コンプレッサ１４に付与される。
【００７１】
それに対して、ステップ１０４で、最小目標値Ｔｅ目標が第２のエバポレータの蒸発温度目標値Ｔｅ２目標であると決定された場合、制御ユニット４２は、ステップ１０７で、コンプレッサ１４を調節するための調節パラメータとして、第２のエバポレータの蒸発温度Ｔｅ２を使用する。第２のエバポレータ１３２の蒸発温度の測定値Ｔｅ２測定は、第２のセンサ１３２０により供給される。
【００７２】
たとえば、調節法則が閉ループの法則である場合、コンプレッサの制御バルブの制御信号Ｓ制御は、第２のエバポレータの蒸発温度の測定値Ｔｅ２測定と目標値Ｔｅ２目標との偏差に応じて、Ａ１と同様の式により計算される。
【００７３】
次に、分配バルブ１６の調節について説明する。
【００７４】
ステップ１０８で、最小目標値Ｔｅ目標が、第１のエバポレータの蒸発温度目標値Ｔｅ１目標であると決定された場合、制御ユニットは、ステップ１０９で、分配バルブ１６を調節するための調節パラメータとして、第２のエバポレータの蒸発温度Ｔｅ２を使用する。第２のエバポレータ１３２の蒸発温度の測定値Ｔｅ２測定は、第２のセンサ１３２０により供給される。
【００７５】
たとえば、調節法則が閉ループの法則である場合、コンプレッサの制御バルブの制御信号Ｓ制御は、第２のエバポレータの蒸発温度の測定値Ｔｅ２測定と目標値Ｔｅ２目標との偏差に応じて、等式Ａ１により計算される。
【００７６】
ステップ１０８で、最小目標値Ｔｅ目標が、第１のエバポレータの蒸発温度目標値Ｔｅ１目標であると決定された場合、制御ユニット４２は、変形実施形態において、ステップ１０９０で、第２のエバポレータの蒸発温度Ｔｅ２と、第１のエバポレータの蒸発温度Ｔｅ１との差｛Ｔｅ２−Ｔｅ１｝を、分配バルブ１６を制御するための調節パラメータとして使用可能である。第１のエバポレータ１３１の蒸発温度の測定値Ｔｅ１測定と、第２のエバポレータ１３２の蒸発温度の測定値Ｔｅ２測定とは、それぞれ、センサ１３１０、１３２０により供給される。
【００７７】
従って、閉ループの調節法則の例では、コンプレッサの制御バルブの制御信号Ｓ制御が、測定値｛Ｔｅ２測定-Ｔｅ１測定｝と、少なくとも一方のエバポレータ１３１、１３２の蒸発温度目標値Ｔｅ１目標、Ｔｅ２目標に関する一定の目標値との偏差に応じて、Ａ１と同様の式により計算される。
【００７８】
それに対して、ステップ１０８で、最小目標値Ｔｅ目標が、第２のエバポレータの蒸発温度目標値Ｔｅ２目標であると決定された場合、ステップ１１０で、制御ユニット４２は、分配バルブ１６を制御するための調節パラメータとして、第１のエバポレータの蒸発温度Ｔｅ１を使用する。第１のエバポレータ１３１の蒸発温度の測定値Ｔｅ１測定は、センサ１３１０により、計算機４２１に供給される。
【００７９】
変形実施形態では、ステップ１１００で、制御ユニット４２が、同様に、２個のエバポレータの蒸発温度の差｛Ｔｅ１−Ｔｅ２｝を、分配バルブ１６を制御するための調節パラメータとして使用可能である。第１のエバポレータ１３１と第２のエバポレータ１３２の蒸発温度測定値Ｔｅ１測定とＴｅ２測定とは、センサ１３１０、１３２０からそれぞれ供給される。
【００８０】
たとえば、閉ループの調節法則の場合、分配バルブの制御信号Ｓ制御は、第一のエバポレータの蒸発温度の測定値Ｔｅ１測定と目標値Ｔｅ１目標との偏差に応じて（ステップ１１０）、あるいは変形実施形態では、測定値｛Ｔｅ１測定-Ｔｅ２測定｝と、少なくとも一方のエバポレータ１３１、１３２の蒸発温度目標値Ｔｅ１目標、Ｔｅ２目標に関する一定の目標値との偏差に応じて（ステップ１１１０）、Ａ１と同様の式により計算される。
【００８１】
次に、単一エバポレータの動作モードの場合、たとえば、車両の前方または後方だけから、冷房要求がある場合について説明する。
【００８２】
より詳しくは、ステップ１００で、単一エバポレータ、たとえば第１のエバポレータ１３１を使用すべきであると決定された場合、制御ユニットは、ステップ１１２で、コンプレッサ１４を調節するための調節パラメータとして、このエバポレータの蒸発温度を用いる。蒸発温度の測定は、エバポレータに結合されるセンサ、たとえばセンサ１３１０から供給される。
【００８３】
さらに、単一エバポレータ、たとえば第１のエバポレータ１３１を使用すべきである場合、制御ユニット４２は、ステップ１１４で、使用するエバポレータ、ここでは第１のエバポレータ１３１にのみ流体を送るように分配バルブ１６を調節する。
【００８４】
次に、図５Ｂを参照する。この実施形態では、空調回路１０が、単一の温度センサ、特に、主要エバポレータ１３１のセンサ１３１０だけを含んでいる。以下の説明では、このセンサ１３１０を使用する。
【００８５】
この実施形態では、制御ユニット４２が、センサを備えた主要エバポレータ、ここではエバポレータ１３１の充填を最適化するように、分配バルブ１６を調節する。その場合、他方のエバポレータ１３２は、残っている冷却流体で充填される。
【００８６】
次に、図５Ｂを参照しながら、分配バルブ１６とコンプレッサ１４との制御方法について説明する。
【００８７】
ステップ２００で、制御ユニット４２は、２個のエバポレータを使用すべきかどうか決定する。乗員が車両の前方、または車両の後方だけの冷房を要求した場合、単一のエバポレータ１３１または１３２だけが用いられる。乗員が、車両の前方および後方の冷房を要求した場合は、２個のエバポレータ１３１、１３２が用いられる。
【００８８】
２個のエバポレータを使用が必要な場合、制御ユニット４２は、ステップ２０２で、第１のエバポレータの蒸発温度Ｔｅ１を、コンプレッサ１４を制御するための調節パラメータとして使用する。制御ユニット４２における第１のエバポレータ１３１の蒸発温度Ｔｅ１測定の測定値は、主要エバポレータ１３１に配置されているセンサ１３１０から供給される。
【００８９】
たとえば、調節法則は、式Ａ１が示すＰＩＤ調節のように閉ループである。その場合、コンプレッサの制御バルブの制御信号Ｓ制御は、第１のエバポレータ蒸発温度の測定値Ｔｅ１測定と、温度目標値Ｔｅ目標との偏差に応じて計算される。車室調節装置４１は、補完的に、エバポレータ１３１および１３２のそれぞれの蒸発温度の目標値Ｔｅ１目標とＴｅ２目標とを、制御ユニット４２に供給可能である。その場合、温度目標値Ｔｅ目標は、第１のエバポレータ１３１の蒸発温度目標値Ｔｅ１目標と、第２のエバポレータ１３２の蒸発温度目標値Ｔｅ２目標との小さい方の値とすることができる。
【００９０】
後席の乗員だけが冷房を要求する場合、コンプレッサの調節手段は、後述するように決定される温度Ｔｅ２推定を用いる。
【００９１】
次に、分配バルブの調節について説明する。
【００９２】
ステップ２０４で、計算機４２１は、添付Ａの式Ａ２に従って、
−第２のエバポレータの熱係数Ｋeffと、
−第２のエバポレータ１３２の出力における冷却流体の圧力推定値Ｐ出力-132と、
−第２のエバポレータ１３２の上流における空気流の温度Ｔ上流空気とから、
第２のエバポレータの蒸発温度推定値Ｔｅ２推定を計算する。
【００９３】
第２のエバポレータの熱係数Ｋeffは、第２のエバポレータ１３２の送風装置の電圧Ｕ送風-132と、車両の前進速度Ｖａと、最小目標値Ｔｅ目標とから計算可能である。
【００９４】
第２のエバポレータ１３２の出力における冷却流体の圧力Ｐ出力-132は、コンプレッサ１４の吸入圧Ｐ吸入から推定可能である。
【００９５】
第２のエバポレータの上流空気流の温度Ｔ上流空気を、推定または測定することが可能である。
【００９６】
ステップ２０６では、制御ユニット４２が、第２のエバポレータの推定蒸発温度Ｔｅ２推定と、第１のエバポレータの蒸発温度Ｔｅ１との差｛Ｔｅ２推定−Ｔｅ１｝を、分配バルブを制御するための調節パラメータとして使用する。第１のエバポレータ１３１の蒸発温度の測定値Ｔｅ１測定は、センサ１３１０から供給される。
【００９７】
第２のエバポレータの推定蒸発温度Ｔｅ２推定と、第１のエバポレータの蒸発温度Ｔｅ１との差｛Ｔｅ２推定−Ｔｅ１｝による分配バルブの制御によって、２個のエバポレータの流量の均衡をとることができ、特に、第２のエバポレータにおける過熱を回避できる。温度差が所定の閾値を越えた場合、分配バルブは、第２のエバポレータに送る流量を多くして修正を行う。この流量修正が、第１のエバポレータの温度に与える影響が大きすぎる場合、コンプレッサが、供給量を多くして、中継を行う。
【００９８】
ステップ２００で、単一のエバポレータの使用が必要であると決定された場合、たとえば、乗員が車両の前方または後方だけの冷房を要求した場合、ステップ２０８で、分配バルブ１６は、使用するエバポレータに、たとえば、乗員が車両前方の冷房を要求している場合には、第１のエバポレータ１３１に、全部の流体を送るように制御される。
【００９９】
本発明により、空調回路１０の高圧と冷却力とを最適化するように、膨張装置１２０の出力で冷却流体を分配できる。
【０１００】
本発明の空調設備は、また、コンプレッサへのオイルの戻りを改善できる。コンプレッサの容量が、かなり長い時間にわたって少ない場合、実際、オイルがエバポレータのいずれかに捕集されている恐れがあり、これが高じると、オイルなしでコンプレッサが回転して損傷に至ることがある。
【０１０１】
この問題を解決するために、制御ユニット４２は、分配バルブ１６を定期的に制御し、分配バルブが、第２のエバポレータ１３２に送られる冷却流体の流量を急上昇させるようにして、エバポレータに捕集されるオイルを排出し、オイルがコンプレッサに送られるようにすることができる。これにより、コンプレッサに到達する潤滑油の量が増す。
【０１０２】
補足的に、エバポレータ位置での過圧を回避するために、制御ユニット４２は、ガスクーラー１１の出力パラメータを監視可能である。このようにして、温度圧力センサ１８０（または圧力センサと温度センサで別個に）を、ガスクーラー１１の出力に設けることができる。このセンサは、ガスクーラー１１の出力における流体の温度測定値Ｔｍと圧力測定値Ｐｍとを、本発明の制御ユニット４２に供給する。制御ユニット４２は、測定された温度Ｔｍと、予め決められた温度閾値Ｔ限度とを比較し、また測定された圧力Ｐｍと、圧力閾値Ｐ限度とを比較する。測定値が閾値を越えた場合、制御ユニット４２は、コンプレッサのシリンダ容積を減少させて、ガスクーラー１１の出力における流体の温度および圧力の値を下げる。制御ユニットは、定期的に閾値を比較しながら、センサ１８０が測定する値を監視し続け、それでもなお、測定値が上昇し続ける場合には、空調を停止させる。
【０１０３】
この実施形態では、制御ユニット４２が、ガスクーラー１１の出力パラメータを監視しながら空調回路を保護することができない場合のみ、過圧バルブ１５が設けられる。
【０１０４】
本発明により、冷却流体の膨張を効果的に制御しながら、２個のエバポレータを使用できる。本発明は、２個のエバポレータの間で冷却流体を分配し、冷却流体の高圧を最適化することができる。また、分配バルブ１６の調節により、必要に応じて、単一エバポレータか、または２個のエバポレータを作動可能である。
【０１０５】
本発明の空調ループで使用されるセンサの数は、単一エバポレータを備える従来の空調ループの数とほぼ同じである。さらに、膨張モジュール１２は、一緒に組み込み可能な標準構成部品からなっている。そのため、本発明の設備は、低価格で製造可能である。
【０１０６】
本発明は、あらゆるタイプのコンプレッサからなる空調ループに適用可能であるが、コンプレッサが、シリンダ容積が可変の外部制御式コンプレッサである場合、特に有利である。
【０１０７】
また、本発明は、分配バルブ１６とコンプレッサ１４とを制御する閉ループ調節に制限されるものではない。本発明の範囲では、一方のエバポレータの蒸発温度に関する調節パラメータを用いて、分配バルブのあらゆる調節法則と、コンプレッサのあらゆる調節法則とを使用可能である。
【０１０８】
コンプレッサの調節と、分配バルブの調節とは、異なる調節法則に応じて、互いに独立して実施可能である。そのため、図５Ａ、図５Ｂを参照しながら、コンプレッサの調節に続いて、分配バルブの調節について説明したが、この２つの調節を、互いに独立して並行に行ってもよい。ある実施形態では、分配バルブの調節だけを検討することもできる。
【０１０９】
さらに、本発明は、上記の実施形態に制限されるものではない。本発明は、当業者が検討可能なあらゆる変形実施形態を含む。特に、膨張装置１２０は、超臨界サイクルに従って動作する空調回路に適するあらゆる形態をとることができる。
【０１１０】
添付Ａ
Ａ１
Ｓ制御＝＋／−Ｇ（Ｍ−Ｃ）＋（Ｇ／Ｔｉ）∫0;t（Ｍ−Ｃ）ｄｔ＋Ｇ．ｔd*ｄ（Ｍ−Ｃ）／ｄｔ＋Ｓ0
Ａ２
Ｔｅ２推定＝ｆ（Ｋeff；Ｐ出力-131；Ｔ上流空気）
Ａ３
Ｓ＝ｇ（Ｖａ、Ｕ送風1、Ｔamb、Ｔ入力-11  Ｔ出力11  Ｐ吸入、ｌｖ）
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明による空調回路を示す図である。
【図２】本発明による膨張モジュールを示す図である。
【図３】本発明による空調設備を示す図である。
【図４】本発明による空調回路を示す図である。
【図５Ａ】本発明による分配バルブとコンプレッサとの制御を示すフローチャートである。
【図５Ｂ】本発明による分配バルブとコンプレッサとの制御の変形実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  空調回路
１２  膨張モジュール
１１  ガスクーラー
１４  コンプレッサ
１５  過圧バルブ
１６  分配バルブ
４１  車室調節装置
４２  制御ユニット
４２０  空調部品調節装置
４３  アクチュエータ
４３１  計算機
１２０  膨張装置
１３１、１３２  エバポレータ
１３１０、１３２０  温度センサ
１８０  温度圧力センサ
【図１】
2007183089.tif 000003
【図２】
2007183089.tif 000004
【図３】
2007183089.tif 000005
【図４】
2007183089.tif 000006
【図５Ａ】
2007183089.tif 000007
【図５Ｂ】
2007183089.tif 000008