(57)【要約】【課題】簡単な構成で精度の高いガス不足検出を実現できる車両用冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】エアコンＥＣＵ１００は、蒸発器後温度センサ８４によって検出された温度に相当する冷媒圧力を第１の吸入側冷媒圧力として推定し、吐出圧センサ８６によって検出された吐出側冷媒圧力Ｐｄと、流量センサ４０によって検出された冷媒差圧ΔＰｄと、弁体５１を駆動する制御電流Ｉｃと、を用いて、弁体５１に作用する力のつりあいの式（数式１）を満たすように演算を行うことにより第２の吸入側冷媒圧力を推定し、さらに第１の吸入側冷媒圧力の推定値Ｐｓ１と当該第２の吸入側冷媒圧力の推定値Ｐｓ２の差の絶対値が所定値以上であるときには冷媒ガス不足状態であると判断する。【選択図】図５
2009137504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジン（３８）によって駆動され冷媒を吸入して吐出する圧縮機（１）、凝縮器（２）、減圧装置（３）および蒸発器（４）を環状に接続して構成される車両用冷凍サイクル（６０、７０）であって、
内部に形成された冷媒通路（３５）の開度を調節する弁体（５１）を有し、前記弁体（５１）が駆動されることにより前記圧縮機（１）の吐出容量を制御する流量制御機構（５）と、
前記弁体（５１）を駆動する制御電流（Ｉｃ）を供給して前記流量制御機構（５）を制御する空調制御装置（１００）と、
前記圧縮機（１）の吐出側冷媒圧力（Ｐｄ）を検出して前記空調制御装置（１００）に出力する吐出圧センサ（８６）と、
前記蒸発器（４）の出口側温度を検出して前記空調制御装置（１００）に出力する蒸発器温度検出手段（８４）と、
前記流量制御機構（５）の感圧機構部（５２）に作用する冷媒差圧（ΔＰｄ）を検出して前記空調制御装置（１００）に出力する差圧検出手段（４０，４１）と、を備え、
前記空調制御装置（１００）は、
前記蒸発器温度検出手段（８４）によって検出された温度に相当する冷媒圧力を第１の吸入側冷媒圧力として推定し（Ｐｓ１）、
前記吐出圧センサ（８６）によって検出された前記吐出側冷媒圧力（Ｐｄ）と、前記差圧検出手段（４０，４１）によって検出された前記冷媒差圧（ΔＰｄ）と、前記弁体（５１）を駆動する前記制御電流（Ｉｃ）と、を用いて、前記弁体（５１）に作用する力のつりあいの式（数式１）に対して演算を行うことにより、第２の吸入側冷媒圧力を推定し（Ｐｓ２）、
さらに前記第１の吸入側冷媒圧力の推定値（Ｐｓ１）と第２の吸入側冷媒圧力の推定値（Ｐｓ２）の差の絶対値が所定値以上であるときには冷媒ガス不足状態であると判断することを特徴とする車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記空調制御装置（１００）は、前記第１の吸入側冷媒圧力の推定値（Ｐｓ１）と前記第２の吸入側冷媒圧力の推定値（Ｐｓ２）の差の絶対値が所定値未満であるときは、前記弁体（５１）に作用する力がつりあうように前記制御電流（Ｉｃ）を求め、前記求めた制御電流（Ｉｃ）で前記流量制御機構（５）を制御す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】
前記空調制御装置（１００）は、前記第２の吸入側冷媒圧力の推定値（Ｐｓ２）を前記圧縮機（１）のトルク推定に用い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。
【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によって駆動される圧縮機を備えた車両用冷凍サイクル装置に関し、特に冷凍サイクル中の冷媒ガス不足を検出するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用冷凍サイクル中に冷媒ガス不足が起こると、空調装置の性能低下や圧縮機等の構成部品の故障につながる。このような問題を回避するために、冷媒ガス不足の正確な検出が求められている。なお、冷媒ガス不足の原因は、種々あるが、その一例として、保護のため所定圧以上の圧力になると圧力を外部に逃がすリリーフバルブからの冷媒ガスの微量漏れがある。従来、冷媒ガス不足状態を検出するために、圧縮機の吸入側冷媒圧力Ｐｓを用いる方法がある。
【０００３】
また、特許文献１にはよく知られている可変容量型圧縮機の構成が開示されている。この圧縮機は、クランク室側の圧力Ｐｃと吐出室側の圧力Ｐｄとを制御するために吐出室に設けられた容量制御弁Ｖ１と、クランク室側の圧力Ｐｃと吸入室側の圧力Ｐｓとを制御するために吸入室に設けられた容量制御弁Ｖ２とを備え、最大容量で運転中に、クランク室側の圧力Ｐｃが可変開始圧の近傍にまで昇圧するように制御される。
【特許文献１】特開２００４−１３７９２４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、上記特許文献１に記載の圧縮機は２つの容量制御弁（容量制御弁Ｖ１、容量制御弁Ｖ１）を用いているため、この圧縮機を備える冷凍サイクルにおいて冷媒ガス不足の検出を行う場合には、装置の構成が複雑であるという課題がある。
【０００５】
また、圧縮機の吸入側冷媒圧力Ｐｓを蒸発器のフィン温度から推定する方法が行われてきたが、この方法により推定されたＰｓが正しい値なのかを比較することができないため、冷媒ガス不足を正確に検出することは困難であるという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で精度の高いガス不足検出を実現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】
【０００７】
上記目的を達成するために以下に示す技術的手段を採用する。すなわち、第１の発明は、車両のエンジン（３８）によって駆動され冷媒を吸入して吐出する圧縮機（１）、凝縮器（２）、減圧装置（３）および蒸発器（４）を環状に接続して構成される車両用冷凍サイクル（６０、７０）に係る発明であって、
内部に形成された冷媒通路（３５）の開度を調節する弁体（５１）を有し、弁体（５１）が駆動されることにより圧縮機（１）の吐出容量を制御する流量制御機構（５）と、
弁体（５１）を駆動する制御電流（Ｉｃ）を供給して流量制御機構（５）を制御する空調制御装置（１００）と、
圧縮機（１）の吐出側冷媒圧力（Ｐｄ）を検出して空調制御装置（１００）に出力する吐出圧センサ（８６）と、
蒸発器（４）の出口側温度を検出して空調制御装置（１００）に出力する蒸発器温度検出手段（８４）と、
流量制御機構（５）の感圧機構部（５２）に作用する冷媒差圧（ΔＰｄ）を検出して空調制御装置（１００）に出力する差圧検出手段（４０，４１）と、を備え、
空調制御装置（１００）は、
蒸発器温度検出手段（８４）によって検出された温度に相当する冷媒圧力を第１の吸入側冷媒圧力として推定し（Ｐｓ１）、
吐出圧センサ（８６）によって検出された吐出側冷媒圧力（Ｐｄ）と、差圧検出手段（４０，４１）によって検出された冷媒差圧（ΔＰｄ）と、弁体（５１）を駆動する制御電流（Ｉｃ）と、を用いて、弁体（５１）に作用する力のつりあいの式（数式１）に対して演算を行うことにより、第２の吸入側冷媒圧力を推定し（Ｐｓ２）、
さらに当該第１の吸入側冷媒圧力の推定値（Ｐｓ１）と当該第２の吸入側冷媒圧力の推定値（Ｐｓ２）の差の絶対値が所定値以上であるときには冷媒ガス不足状態であると判断することを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、流量制御機構と、流量制御機構の感圧機構部に作用する冷媒差圧を検出する差圧検出手段を併せ持つことにより、当該冷媒差圧に基づく弁体への作用力を算出できるとともに、当該第２の吸入側冷媒圧力の推定精度が向上し、優れた冷媒ガス不足の検出が得られる。したがって、簡単な構成で精度の高いガス不足検出を実現する車両用冷凍サイクル装置を提供できる。
【０００９】
また、空調制御装置（１００）は、上記第１の吸入側冷媒圧力の推定値（Ｐｓ１）と上記第２の吸入側冷媒圧力の推定値（Ｐｓ２）の差の絶対値が所定値未満であるときは、弁体（５１）に作用する力がつりあうように制御電流（Ｉｃ）を求め、このように算出した制御電流（Ｉｃ）で流量制御機構（５）を制御することが好ましい。
【００１０】
この発明によれば、第２の吸入側冷媒圧力の推定値（Ｐｓ２）を用いて容量可変時の可変開始電流を決定することにより、圧縮機保護の強化が図れる。
【００１１】
また、空調制御装置（１００）は上記第２の吸入側冷媒圧力の推定値（Ｐｓ２）を圧縮機（１）のトルク推定に用いることが好ましい。
【００１２】
この発明によれば、上記のように推定精度の高い第２の吸入側冷媒圧力の推定値（Ｐｓ２）を用いてトルク推定を実施することにより、圧縮機１のトルク制御精度の向上を図ることができる。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態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】
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態である第１実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。図１は、本実施形態における車両用冷凍サイクル装置６０の概略構成およびその一構成部品である圧縮機１の内部構成を示した概略図である。
【００１６】
車両用空調装置に用いられる車両用式冷凍サイクル装置６０は、吸入した冷媒を高圧にして吐出する圧縮機１と、圧縮機１の吐出口より吐出された高圧冷媒が流入する凝縮器２と、液冷媒を減圧膨張させる減圧装置としての膨張弁３と、減圧膨張された冷媒を蒸発気化させる蒸発器４とを備えており、これらを環状に接続して構成されている。
【００１７】
圧縮機１は、容量制御機構によって圧縮容量が可変される可変容量式であり、冷媒の流量制御機構である流量制御弁５によって圧縮容量が制御される構成である。圧縮機１のシリンダブロック６のリア側端面には、バルブプレート７を介してフロントハウジング８が接合されている。その内部には吐出室９、吸入室１０、吐出室９と接続されている吐出通路１１、および吸入室１０と接続されている吸入通路１２が設けられている。吐出通路１１は吐出管１３によって凝縮器２と連結されており、吸入通路１２は吸入管１４によって蒸発器４と連結されている。
【００１８】
圧縮機１と凝縮器２との間で吐出管１３により形成される冷媒通路には、２点間の流量差圧を得るための固定絞り部３９と、差圧検出手段としての流量センサ４０とが設けられている。流量センサ４０は固定絞り部３９の上流側の高圧側冷媒（第２圧力監視点Ｐ２）と下流側の低圧側冷媒（第３圧力監視点Ｐ３）の流量差圧（ＰｄＬ−ＰｄＬＬ）を精度よく検出することができる。この流量差圧（ＰｄＬ−ＰｄＬＬ）は、後述する第１圧力監視点Ｐ１と第２圧力監視点Ｐ２の二点間差圧△Ｐ（ＰｄＨ−ＰｄＬ）にほぼ等しい。
【００１９】
流量センサ４０は、その構造の詳細は図示されていないが、高圧側冷媒（第２圧力監視点Ｐ２）が流れる吐出通路１１に固定絞り部３９の上流側で連通する高圧側通路４０ａと、低圧側冷媒（第３圧力監視点Ｐ３）が流れる通路に固定絞り部３９の下流側で連通する低圧側通路４０ｂと、高圧側通路４０ａ内で摺動するスプールからなる可動体と、当該可動体を高圧側通路４０ａ側に付勢するコイルスプリングと、可動体の先端部に設けられる磁石と、この磁石と対向して配置されて当該可動体の変位を検出する位置センサと、を備えて構成されている。
【００２０】
流量制御弁５は、本空調装置の空調制御装置としてのエアコンＥＣＵ１００によって制御される。圧縮機１は動力断続用の電磁クラッチを有し、エンジン３７の動力が動力伝達機構３８を構成するＶベルトおよび電磁クラッチを介して圧縮機１に伝達される。電磁クラッチへの通電はエアコンＥＣＵ１００によって断続され、電磁クラッチが通電されて接続状態になると、圧縮機１は運転状態となり、電磁クラッチの通電が遮断されて開離状態になると、圧縮機１は停止する。
【００２１】
次に、圧縮機１の内部構成を図１にしたがって説明する。圧縮機１のシリンダブロック６のフロント側端面には、フロントハウジング１５が接合されている。フロントハウジング１５の内部には区画されたクランク室１６が形成されている。シリンダブロック６とバルブプレート７との間には、吸入弁１７と一体になっている吸入弁形成板１８が設けられている。バルブプレート７とリアハウジング８との間には、吐出弁１９と一体になっている吐出弁形成板２０と、リテーナ２１を構成するリテーナ形成板２２とが設けられている。シリンダブロック６、フロントハウジング１５およびリアハウジング８はスルーボルトによって締付け固定されて一体になっている。
【００２２】
駆動軸２３は、シリンダブロック６とフロントハウジング１５の中心部に形成された軸孔にラジアルベアリング２４ａ、２４ｂを介して回転可能に支持されている。駆動軸２３は、動力伝達機構３８（Ｖベルト、電磁クラッチ）を介してエンジン３７に作動可能に連結されており、エンジン３７からの動力供給を受けて回転する。駆動軸２３は、クランク室１６において回転可能なラグプレート２５が一体に固定されており、カムプレートである斜板２６は駆動軸２３が挿通された状態で配置されている。
【００２３】
ラグプレート２５と斜板２６はヒンジ機構２７によって連結されている。ヒンジ機構２７は、斜板２６側に向かうようにラグプレート２５に突設された２つのラグプレート側突起２５ａと、ラグプレート２５側に向かうように斜板２６に突設された斜板側突起２６ａとによって構成されている。斜板側突起２６ａは、先端側が２つのラグプレート側突起２５ａ間に入り込むように配置されている。ラグプレート２５の回転力はラグプレート側突起２６ａおよび斜板側突起２６ａを介して斜板２６に伝達される。
【００２４】
したがって斜板２６は、ラグプレート２５との間でヒンジ機構２７による連結と、駆動軸２３による支持とにより、ラグプレート２５および駆動軸２３と同期して回転可能であり、さらに駆動軸２３の軸線方向へのスライド移動を伴いながら駆動軸２３に対して傾動可能となっている。
【００２５】
シリンダブロック６の内部に周方向に配設されている複数のシリンダボア２８の各々には、ピストン２９が往復動可能に収容されている。各ピストン２９の一端側とバルブプレート７との間には、ピストン２９の往復運動に応じて容積変化する圧縮室３０が形成されている。ピストン２９の他端側は、シュー３１を介して斜板２６の周縁部に支持されている。
【００２６】
上記構成によって、エンジン３７の動力が動力伝達機構３８を介して駆動軸２３に伝達し、駆動軸２３が回転すると、ラグプレート２５およびヒンジ機構２７を介して斜板２６が回転し、シュー３１を介してピストン２９がシリンダボア２８内で往復運動する。ピストン２９の吸入工程時には、蒸発器４から吸入室１０内に導入された冷媒ガスが吸入ポート３２を通過して吸入弁１７を押しのけ、さらに圧縮室３０に吸入される。そしてピストン２９が圧縮、吐出工程に移行すると、圧縮室３０内の冷媒ガスは吐出ポート３３を通って吐出弁１９を押しのけ、吐出室９に吐出されることになる。
【００２７】
シリンダブロック６およびリアハウジング８の内部には、クランク室１６と吸入室１０とを連通する抽気通路３４、および吐出室９とクランク室１６とを連通する給気通路３５が設けられている。流量制御弁５は、リアハウジング８の内部であって給気通路３５の途中に設けられている。
【００２８】
エアコンＥＣＵ１００によって流量制御弁５の開度が調節されると、給気通路３５を介したクランク室１６への高圧の吐出冷媒ガスの導入量と抽気通路３４を介したクランク室１６からの冷媒ガスの導出量とのバランスが制御され、クランク室１６の内圧が決定されることになる。クランク室１６の内圧の変化に応じて、ピストン２９を介してのクランク室１６の内圧と圧縮室３０の内圧との差が変化すると、斜板２６の傾斜角度が変わり、圧縮機１の吐出容量が調節される。
【００２９】
クランク室１６の内圧が低下すると、斜板２６の傾斜角度が増大し、圧縮機１の吐出容量が増大する。図１では、斜板２６のそれ以上の傾動がラグプレート２５によって規制された最大傾斜角度の状態を示している。逆にクランク室１６の内圧が上昇すると、斜板２６の傾斜角度が小さくなりピストン２９のストロークが減少し、圧縮機１の吐出容量が減少することになる。このように斜板２６の傾斜角度を変えて圧縮機１の吐出容量を調節することにより、車室内の冷房を最適な状態にするようになっている。
【００３０】
次に、流量制御弁５の構成を図２にしたがって説明する。図２は流量制御弁５の構成を示した断面図である。図２に示すように、流量制御弁５は、給気通路３５の開度を調節する弁体５１と、弁体５１に図面上方で作動可能に連結されている感圧機構部５２と、弁体５１に図面下方で作動可能に連結されている電磁アクチュエータ５３と、をバルブハウジング５４の内部に備えている。バルブハウジング５４の内部には、給気通路３５の一部を構成する弁孔５４ａが形成されており、弁体５１が下方に移動することによって弁孔５４ａの開度が増大し、逆に上方に移動することによって弁孔５４ａの開度が小さくなる。
【００３１】
感圧機構部５２は、バルブハウジング５４内の上部に形成された感圧室５２ａと、感圧室５２ａ内に収容された感圧部材であるベローズ５２ｂとから構成されている。感圧室５２ａは、ベローズ５２ｂによってベローズ５２ｂの内部空間である第１圧力室５５と、ベローズ５２ｂの外部空間である第２圧力室５６と、に区画されている。第１圧力室５５と第１圧力監視点Ｐ１とは第１検圧通路５７を介して連通している。また、第２圧力室５６と第２圧力監視点Ｐ２とは第２検圧通路５８を介して連通している。
【００３２】
第１圧力監視点Ｐ１と第２圧力監視点Ｐ２との間には、Ｐ１とＰ２の二点間差圧△Ｐ（ＰｄＨ−ＰｄＬ）を拡大する固定絞り部３６が吐出通路１１に形成されている。冷凍サイクルを流れる冷媒の流量が多くなるほど、単位長さ当りの圧力損失（差圧）は大きくなる。つまり、２つの圧力監視点Ｐ１、Ｐ２間の差圧（以下、二点間差圧△Ｐとする）を把握することによって、冷凍サイクルにおける冷媒流量を間接的に検出することができる。そして、固定絞り部３６は二点間差圧△Ｐを拡大するようにすると、冷媒流量の検出をより明確にすることができる。
【００３３】
上記構成により、感圧機構部５２において、第１圧力室５５には圧力ＰｄＨが導かれ、第２圧力室５６には圧力ＰｄＬが導かれる。ベローズ５２ｂは、圧力ＰｄＨと圧力ＰｄＬとの差圧△Ｐｄに基づく図面下向きの押圧力を弁体５１に作用させる。
【００３４】
電磁アクチュエータ５３は、固定鉄心５３ａ、可動鉄心５３ｂおよびコイル５３ｃから構成されており、可動鉄心５３ｂには弁体５１が作動可能に連結されている。コイル５３ｃに供給される電力量に応じた図面上向きの電磁力は固定鉄心５３ａと可動鉄心５３ｂとの間に発生し、さらに可動鉄心５３ｂを介して弁体５１に伝達される。
【００３５】
流量制御弁５においては、次の数式１に示す力のつりあい（バランス）が成り立ち、これらの力がつりあうところで弁体５１の位置が決定される。この数式１は、エアコンＥＣＵ１００のマイクロコンピュータ１０１に予め記憶されている。
【００３６】
（数式１）
Ａ×△Ｐｄ  ＋  Ｂ×ΔＰｄｃ  ＋  Ｆｓｐｒ  ＝  Ｆｓｏｌ
Ｆｓｏｌはコイル５３ｃへの通電により可動鉄心５３ｂが弁体５１に作用させる図面上向きの電磁力である。Ａ×△Ｐｄはベローズ５２ｂが弁体５１に作用させる差圧△Ｐｄ（図１や図２のＰ１における冷媒とＰ２における冷媒との差圧）に基づく図面下向き押圧力であり、Ａは差圧△Ｐｄが作用するベローズ５２ｂの断面積である。Ｂ×ΔＰｄｃは、吐出室９とクランク室１６との差圧△Ｐｄｃに基づく図面下向き押圧力であり、Ｂは差圧ΔＰｄｃが作用する弁体５１の断面積である。Ｆｓｐｒはベローズ５２ｂの所定のバネ力に基づく図面下向き付勢力である。
【００３７】
次に、車両用冷凍サイクル装置６０を使用する車両用空調装置の制御システムについて説明する。図３は、当該車両用空調装置における制御システムのブロック図である。図３に示すように、当該車両用空調装置は、車室内のインストルメントパネル裏面とエンジンルームとの間に配置される室内空調ユニットと、室内空調ユニットの各部９０〜９３（各種ドア、ブロワ等）および車両用冷凍サイクル装置６０の構成部品である流量制御弁５等を自動制御可能なエアコンＥＣＵ１００と、所望の運転を設定するために乗員によって操作されるコントロールパネル８０と、を備えている。
【００３８】
エアコンＥＣＵ１００は、コントロールパネル８０から送信される命令信号を受信すると、所定のプログラムによる演算を行って空調運転を実行することができる。エアコンＥＣＵ１００は、マイクロコンピュータ１０１と、車室内前面に設けられたコントロールパネル８０上の各種スイッチからの信号および各種センサ４０，８１〜８７からのセンサ信号が入力される入力回路１０２と、各種アクチュエータＭ１〜Ｍ４および流量制御弁５に出力信号を送る出力回路１０３と、を備えている。
【００３９】
マイクロコンピュータ１０１は、ＲＯＭ（読み込み専用記憶装置）、ＲＡＭ（読み込み書き込み可能記憶装置）等のメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）等から構成されており、コントロールパネル８０等から送信された運転命令に基づいた演算に使用される各種プログラム（数式１を含む）を有している。
【００４０】
コントロールパネル８０には、圧縮機１の起動および停止を命令するためのエアコンスイッチ、吸込口モードを切り替えるための吸込口切替スイッチ、車室内温度を設定するための温度設定スイッチ、ブロワ９３による車室内への送風量を切り替えるための風量切替スイッチ、吹出口モードを切り替えるための吹出口切替スイッチ等が設けられている。
【００４１】
各種センサは、車室内の空気温度を検出する内気温センサ８１、車室外の外気温度を検出する外気温センサ８２、車室内に照射される日射量を検出する日射センサ８３、蒸発器４における熱交換コア部のフィン温度を検出する蒸発器後温度センサ８４、室内空調ユニット内部の送風空気を加熱するヒータへの冷却水温度を検出する水温センサ８５、圧縮機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８６、エンジン３７の回転数を検出するエンジン回転数センサ８７等である。これらセンサの検出信号は、エアコンＥＣＵ１００へ入力されるようになっている。
【００４２】
なお、蒸発器後温度センサ８４は、蒸発器４の出口側温度を検出する蒸発器温度検出手段の一例であり、蒸発器４の熱交換コア部のフィン間に差し込んで設けられるフィン温度センサを用いているが、蒸発器温度検出手段の他の手段として蒸発器４の熱交換コア部を通過した直後の空気温度を検出する蒸発器後空気温度センサを用いてもよい。
【００４３】
マイクロコンピュータ１０１は、ＲＯＭ（読み込み専用記憶装置）、ＲＡＭ（読み込み書き込み可能記憶装置）等のメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）等から構成されており、コントロールパネル８０等から送信された運転命令に基づいた演算に使用される各種プログラムを有している。マイクロコンピュータ１０１から出力された信号は、出力回路１０３によってＤ／Ａ変換、増幅等された後に、吹出口切替ドア９０、内外気切替ドア９１、エアミックスドア９２、ブロワ９３のそれぞれを駆動する各種アクチュエータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４および流量制御弁５に駆動信号として出力される。
【００４４】
次に、エアコンＥＣＵ１００による空調制御処理および冷媒ガス不足検出制御について図４および図５を用いて説明する。図４は、エアコンＥＣＵ１００による空調制御のメインルーチンを示したフローチャートである。
【００４５】
まず、エアコンスイッチがオンされるなどして、エアコンＥＣＵ１００にオート空調運転命令が入力されると、図４に示すメインルーチンにしたがって空調制御処理を開始し、ＲＯＭ，ＲＡＭなどのメモリに記憶された制御プログラムがスタートしてＲＡＭに記憶されるデータなどを初期化する（ステップ１０）。
【００４６】
次に、エアコンＥＣＵ１００は、ステップ２０でコントロールパネル８０、内気温センサ８１、外気温センサ８２、日射センサ８３、蒸発器後温度センサ８４、水温センサ８５、吐出圧センサ８６、流量センサ４０およびエンジン回転数センサ８７等からの信号を読み込み、これらの信号によるデータとＲＯＭに記憶されたプログラム（演算式）とによって車室内に吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する（ステップ３０）。
【００４７】
続いてエアコンＥＣＵ１００は、ステップ４０において、車室内への送風を提供するブロワ９３を作動するための電圧を決定する。このブロワ電圧の決定処理は、予めＲＯＭに記憶された特性図を用いて算出される。
【００４８】
次にエアコンＥＣＵ１００は、ステップ５０において、ステップ３０で算出された目標吹出温度ＴＡＯに対応する吸込口モードを決定する処理を実行する。エアコンＥＣＵ１００は、吸込口モードを予めＲＯＭに記憶された特性図を用いて決定し、例えば目標吹出温度ＴＡＯが所定の目標吹出温度よりも高いときには内気循環モードを選択し、所定の目標吹出温度以下であるときには外気導入モードを選択する。
【００４９】
次にエアコンＥＣＵ１００は、ステップ６０において、予めＲＯＭ、ＲＡＭなどに記憶されている吹出ロモード決定するための特性図にしたがい、ステップ３０で算出された目標吹出温度ＴＡＯに対応する吹出口モードを決定する処理を実行する。エアコンＥＣＵ１００は、目標吹出温度ＴＡＯが上昇するにつれて、空調ゾーンの吹出ロモードをフェイスモード、バイレベルモード、フットモードの順番に自動的に切り替えるように制御する。なお、フェイスモードとは、フェイス吹出口だけから空調風を吹き出すモードであり、フットモードとは、フット吹出口だけから空調風を吹き出しモードである。また、バレベルモードとは、フェイス吹出口およびフット吹出口から空調風を吹き出すモードである。
【００５０】
次にエアコンＥＣＵ１００は、ステップ７０において、エアミックスドア９２の目標開度を算出する。エアミックスドア９２の開度は、ステップ３０で算出された目標吹出温度ＴＡＯ、蒸発器後温度センサ８４によって検出された蒸発器後のフィン温度、水温センサ８５によって検出された冷却水温を、ＲＯＭに記憶されたプログラム（演算式）に代入して演算することによって算出される。
【００５１】
次にエアコンＥＣＵ１００は、ステップ８０において、ステップＳ３０で決定した目標吹出温度ＴＡＯとするための目標蒸発器後温度ＴＥＯを算出し、その目標蒸発器後温度ＴＥＯと蒸発器後温度センサ８４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）によって圧縮機１の目標吐出量を決定する。
【００５２】
そして、エアコンＥＣＵ１００は、各ステップ３０〜８０で算出または決定された各制御状態が得られるように、アクチュエータＭ１〜Ｍ４に制御信号を出力するとともに、圧縮機１の目標吐出量を満たす制御電流Ｉｃを流量制御弁５に出力する（ステップ９０）。
【００５３】
そして、エアコンＥＣＵ１００は、冷媒ガス不足検出制御（ステップ１００）を実行した後、所定時間が経過すると（ステップ１２０）、ステップ２０の処理に戻り、上述の制御処理（ステップ２０〜１２０）を繰り返す。このような処理の繰り返しによって空調ゾーンの空調は、快適性の高いものとなる。なお、各出力値はマニュアル運転設定時にはその設定値にしたがうものとする。
【００５４】
次に、ステップ９０の後に実行する冷媒ガス不足を検出する制御（ステップ１００）を図５に示すフローチャートにしたがって説明する。図５は、本実施形態における冷媒ガス不足検出制御（ステップ１００）のサブルーチンを示すフローチャートである。
【００５５】
まず、エアコンＥＣＵ１００は、吐出圧センサ８６によって検出される吐出側冷媒圧力Ｐｄを読み込み（ステップ１０１）、さらに予め記憶されているベローズ５２ｂの所定のばね力Ｆｓｐｒ（図２における下向き力）を読み込む（ステップ１０２）。
【００５６】
次に、エアコンＥＣＵ１００は、蒸発器後温度センサ８４によって検出されるフィン温度を読み込み、このフィン温度に応じた（相当する）冷媒圧力を算出し、これを第１の吸入側冷媒圧力の推定値Ｐｓ１とする（ステップ１０３）。そして、エアコンＥＣＵ１００は、ステップ１０１で読み込んだＰｄとステップ１０３で推定したＰｓ１の差圧を算出し確認する（ステップ１０４）。
【００５７】
続いてエアコンＥＣＵ１００は、差圧検出手段として設けられた流量センサ４０によって検出された流量差圧（Ｐ２における冷媒とＰ３における冷媒の流量差圧）を上記数式１における△Ｐｄ（ベローズ５２ｂが弁体５１に作用させる差圧）に等しいとして読み込み、Ａ×△Ｐｄを算出して△Ｐｄに基づく押圧力（図２における下向き力）を求める（ステップ１０５）。さらにエアコンＥＣＵ１００は、流量制御弁５に出力されている制御電流Ｉｃを検出し、この制御電流Ｉｃがコイル５３ｃに通電されることによって可動鉄心５３ｂが弁体５１に作用させる電磁力Ｆｓｏｌ（図２における上向き力）を算出する（ステップ１０６）。
【００５８】
そして、エアコンＥＣＵ１００は、ステップ１０２で読み込んだ所定のばね力Ｆｓｐｒ、ステップ１０５で算出した△Ｐｄに基づく押圧力Ａ×△Ｐｄおよびステップ１０６で算出した電磁力Ｆｓｏｌを上記数式１に代入して演算することにより、Ｂ×△Ｐｄｃを求める。さらにエアコンＥＣＵ１００は、算出したＢ×△Ｐｄｃが、ステップ１０１で読み込んだＰｄと第２の吸入側冷媒圧力との差に等しいとして、第２の吸入側冷媒圧力を算出し、これを推定値Ｐｓ２とする（ステップ１０７）。
【００５９】
次に、エアコンＥＣＵ１００は、ステップ１０３で求めた推定値Ｐｓ１とステップ１０７で求めた推定値Ｐｓ２との差の絶対値（｜Ｐｓ１−Ｐｓ２｜）を算出し、この絶対値が所定値以上（本実施形態では０．５ＭＰａ）であるか否かを判断する（ステップ１０８）。
【００６０】
エアコンＥＣＵ１００は、ステップ１０８で算出された｜Ｐｓ１−Ｐｓ２｜が所定値以上であると判断した場合には、冷媒ガスが不足状態にあるとみなし、処置として圧縮機１の運転を停止し、空調運転を停止する（ステップ１０９）。
【００６１】
一方、エアコンＥＣＵ１００は、ステップ１０８で算出された｜Ｐｓ１−Ｐｓ２｜が所定値未満であると判断した場合には、二つの推定値にあまり差がない冷媒状態であるので冷媒ガス量が正常範囲にあるとみなし、弁体５１に働く上記数式１に示す力がつり合うようにコイル５３ｃに通電する制御電流Ｉｃを算出し、流量制御弁５の制御電流を算出されたＩｃに調整する（ステップ１１０）。
【００６２】
つまり、エアコンＥＣＵ１００は、ステップ１０２で読み込んだ所定のばね力Ｆｓｐｒ、ステップ１０４で算出した△Ｐｄｃに基づく押圧力Ｂ×△Ｐｄｃおよびステップ１０５で算出した△Ｐｄに基づく押圧力Ａ×△Ｐｄを上記数式１に代入して演算することにより、電磁力Ｆｓｏｌを求め、このようにして求められた電磁力Ｆｓｏｌを満たす可変開始電流Ｉｃ（容量可変を開始させる際の制御電流）を算出することができる。
【００６３】
ステップ１１０に続いて、エアコンＥＣＵ１００は、圧縮機１のトルク推定にステップ１０７で求めた推定値Ｐｓ２を使用する。そして、このトルク推定に基づいて圧縮機１の制御を実行する（ステップ１１１）。このように推定値Ｐｓ２をトルク推定に用いることにより、圧縮機１のトルク制御精度を向上させることができる。
【００６４】
以上のように本実施形態の車両用冷凍サイクル装置６０は、内部に形成された給気通路３５の開度を調節する弁体５１が駆動されることにより圧縮機１の吐出容量を制御する流量制御弁５と、弁体５１を駆動する制御電流Ｉｃを供給して流量制御弁５を制御するエアコンＥＣＵ１００と、圧縮機１の吐出側冷媒圧力Ｐｄを検出してエアコンＥＣＵ１００に出力する吐出圧センサ８６と、蒸発器４の出口側温度を検出してエアコンＥＣＵ１００に出力する蒸発器後温度センサ８４と、圧縮機１の吐出側における冷媒差圧ΔＰｄを検出してエアコンＥＣＵ１００に出力する流量センサ４０と、を備えている。
【００６５】
そして、エアコンＥＣＵ１００は、蒸発器後温度センサ８４によって検出された温度に相当する冷媒圧力を第１の吸入側冷媒圧力として推定し、吐出圧センサ８６によって検出された吐出側冷媒圧力Ｐｄと、流量センサ４０によって検出された冷媒差圧ΔＰｄと、弁体５１を駆動する制御電流Ｉｃと、を用いて、弁体５１に作用する力のつりあいの式（数式１）を満たすように演算を行うことにより第２の吸入側冷媒圧力を推定し、さらに第１の吸入側冷媒圧力の推定値Ｐｓ１と当該第２の吸入側冷媒圧力の推定値Ｐｓ２の差の絶対値が所定値以上であるときには冷媒ガス不足状態であると判断するものである。
【００６６】
これにより、流量制御弁５と、流量制御弁５の感圧機構部５２に作用する冷媒差圧ΔＰｄを検出する流量センサ４０を併せ持つことにより、冷媒差圧ΔＰｄに基づく弁体５１への作用力を算出できるとともに、推定値Ｐｓ２の推定精度が向上するので、正確に冷媒ガス不足状態を検出できる。
【００６７】
また、エアコンＥＣＵ１００は、第１の吸入側冷媒圧力の推定値Ｐｓ１と第２の吸入側冷媒圧力の推定値Ｐｓ２の差の絶対値が所定値未満であるときは、弁体５１に作用する力がつりあう制御電流Ｉｃを算出し、当該算出した制御電流（Ｉｃ）に流量制御機構（５）を制御する。
【００６８】
この制御によれば、適切な可変開始電流を決定することができるため、さらなる圧縮機１の保護が図れるとともに、応答性が向上する。
【００６９】
また、エアコンＥＣＵ１００は、第２の吸入側冷媒圧力の推定値Ｐｓ２を圧縮機１のトルク推定に用いる。この制御によれば、推定精度の高い推定値Ｐｓ２をトルク推定に用いるので、圧縮機１のトルク制御精度の向上が図れ、圧縮機１の適切な運転制御により、冷凍サイクル装置に高い性能を発揮させることができる。
【００７０】
（第２実施形態）
第２実施形態では、上記第１実施形態の差圧検出手段（流量センサ４０、固定絞り部３９）に対する他の形態を図６にしたがって説明する。図６は本実施形態における車両用冷凍サイクル装置７０の概略構成とその一構成部品である圧縮機１の内部構成とを示した図である。図６において圧縮機１および流量制御弁５は第１実施形態と同様であり、同一の構成部分には同一符号を付し、その説明は第１実施形態を参照する。本実施形態では、差圧検出手段について説明する。
【００７１】
図６に示すように、圧縮機１と凝縮器２との間の吐出管１３により形成される冷媒通路には、差圧検出手段を設けない代わりに、吐出室９（第１圧力監視点Ｐ１）の圧力と、吐出通路１１（第２圧力監視点Ｐ２）の圧力との差圧を検出する差圧検出手段としての差圧検出計４１を設ける。
【００７２】
差圧検出計４１は、吐出室９を囲むリアハウジング８を貫通して吐出室９に連通するように設けられ第１圧力監視点Ｐ１と連通する高圧側通路４１ａと、吐出通路１１に連通するように設けられ第２圧力監視点Ｐ２と連通する低圧側通路４１ｂと、を有し、高圧側通路４１ａを通る冷媒圧力と低圧側通路４１ｂを通る冷媒圧力との差圧を検出することにより、第１圧力監視点Ｐ１の圧力ＰｄＨと第２圧力監視点Ｐ２の圧力ＰｄＬとの差圧ΔＰｄを検出することができる。
【００７３】
また、本実施形態の車両用冷凍サイクル装置７０において、前述したステップ１００の冷媒ガス不足検出制御を実施する場合には、基本的処理は第１実施形態と同様であるが、図５に示すステップ１０５における処理のみが以下のように変更される。
【００７４】
つまりステップ１０５において、エアコンＥＣＵ１００は、差圧検出計４１によって検出された差圧（Ｐ１における冷媒とＰ２における冷媒の差圧）を上記数式１における△Ｐｄ（ベローズ５２ｂが弁体５１に作用させる差圧）に等しいとして読み込み、Ａ×△Ｐｄを算出して△Ｐｄに基づく押圧力（図２における下向き力）を求めることになる。
【００７５】
以上のように本実施形態の車両用冷凍サイクル装置７０は、第１圧力監視点Ｐ１と連通するように吐出室９を囲むリアハウジング８を貫通して設けられる高圧側通路４１ａと、第２圧力監視点Ｐ２と連通するように吐出通路１１に接続して設けられる低圧側通路４１ｂと、を有し、第１圧力監視点Ｐ１と第２圧力監視点Ｐ２の差圧ΔＰｄ（＝ＰｄＨ−ＰｄＬ）を検出する差圧検出計４１を備えている。
【００７６】
この構成により、高圧側通路４１ａの吐出室側入口と低圧側通路４１ｂの吐出通路側入口との距離を長くなるように設定することができるので、差圧の検出精度を高めるために高圧側通路４１ａと低圧側通路４１ｂとの間に新たに絞り部を設ける必要がない。
【００７７】
したがって、部品点数が低減できるので構成の簡単化が図れ、さらに差圧を検出するための絞り部の数を低減できるので圧力損失が小さくなり、冷凍能力の低下を抑制する冷凍サイクル装置が得られる。また、上記構成では高圧側通路４１ａと低圧側通路４１ｂとの間に絞り部がないため、第１圧力監視点Ｐ１と第２圧力監視点Ｐ２の差圧ΔＰｄ（＝ＰｄＨ−ＰｄＬ）を直接検出できるので、差圧に基づく弁体５１への作用力をより精度よく検出することができ、推定値Ｐｓ２および冷媒ガス検出不足の検出精度が向上する。
【００７８】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００７９】
上記実施形態に記載の車両用冷凍サイクル装置は、様々な冷媒（フロン系冷媒、ＨＣ系冷媒、ＣＯ２冷媒）を用いた場合にも上述した作用効果を奏するものである。例えば、ＣＯ２冷媒を用いた場合には、車両用冷凍サイクル装置は冷媒が圧縮機１によって臨界圧力以上まで圧縮される超臨界冷凍サイクル装置となる。そして、凝縮器２が放熱器として機能し、放熱器で冷却される冷媒は凝縮しない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施例である第１実施形態における車両用冷凍サイクル装置の概略構成およびその一構成部品である圧縮機の内部構成を示した概略図である。
【図２】図１の圧縮機に設けられている流量制御弁の構成を示した断面図である。
【図３】第１実施形態の車両用冷凍サイクル装置を使用する車両用空調装置の制御ブロック図である。
【図４】第１実施形態における車両用空調装置における空調制御のメインルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図５】第１実施形態における冷媒ガス不足検出制御の流れを示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態における車両用冷凍サイクル装置の概略構成とその一構成部品である圧縮機の内部構成とを示した図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…圧縮機
２…凝縮器
３…膨張弁（減圧装置）
４…蒸発器
５…流量制御弁（流量制御機構）
３５…給気通路（冷媒通路）
３８…エンジン
４０…流量センサ（差圧検出手段）
４１…差圧検出計（差圧検出手段）
５１…弁体
５２…感圧機構部
６０，７０…車両用冷凍サイクル装置
８４…蒸発器後温度センサ（蒸発器温度検出手段）
８６…吐出圧センサ
１００…エアコンＥＣＵ（空調制御装置）
【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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