(57)【要約】【課題】可変容量型圧縮機および圧力制御弁を備える冷凍サイクル装置において、冷却対象空間の温度を短時間で低下させる。【解決手段】可変容量型圧縮機および圧力制御弁を備える冷凍サイクル装置に、吐出冷媒流量Ｇｒを検出する流量センサを設け、吐出冷媒流量Ｇｒが圧力制御弁のブリードポートから漏れる漏れ量Ｇｒｍｉｎに相当する基準吐出冷媒流量Ｇｒ１以上となったときに、可変容量圧縮機の電磁式容量制御弁に出力される制御電流Ｉｃを、吐出冷媒圧力が基準最高高圧を超えないための制御目標値より算出される第１制御電流Ｉｃ１から、必要とされる冷却能力を発揮するための制御目標値より算出される第２制御電流Ｉｃ２へ切り替える。これにより、圧力制御弁が高圧側冷媒圧力を制御可能となったタイミングと同時に、必要とされる冷却能力を発揮できるので、車室内の温度を短時間で低下させることができる。【選択図】図３
2009052806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出容量を変更可能に構成された可変容量型圧縮機（１１）と、
前記可変容量型圧縮機（１１）から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
前記放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させるとともに、高圧側冷媒圧力を前記放熱器（１２）下流側の高圧側冷媒温度に応じて決定される目標高圧に近づけるように、弁開度が調整される圧力制御弁（１４）と、
前記圧力制御弁（１４）にて減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１５）とを備える冷凍サイクル装置であって、
さらに、前記可変容量型圧縮機（１１）の吐出容量を変更する吐出容量変更手段（１１ａ）と、
少なくとも２つ以上の制御目標値（Ｐｄｍａｘ、ＴＥＯ）のうち、いずれか１つを用いて前記吐出容量変更手段（１１ａ）の作動を制御する吐出容量制御手段（２０ａ）と、
サイクル内を循環する冷媒流量（Ｇｒ）を検出する流量検出手段（２６）とを備え、
前記吐出容量制御手段（２０ａ）は、前記流量検出手段（２６）の検出値に基づいて、前記複数の制御目標値（Ｐｄｍａｘ、ＴＥＯ）のうち前記吐出容量変更手段（１１ａ）の作動の制御に用いる制御目標値（Ｐｄｍａｘ、ＴＥＯ）を切り替えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記吐出容量制御手段（２０ａ）は、前記流量検出手段（２６）の検出値が予め定めた値より小さい場合は、前記２つ以上の制御目標値（Ｐｄｍａｘ、ＴＥＯ）のうち、前記吐出容量を最も小さくする制御目標値を用い、さらに、前記流量検出手段（２６）の検出値が前記予め定めた値以上の場合は、前記吐出容量を最も小さくする制御目標値以外の制御目標値を用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】
前記圧力制御弁（１４）は、閉弁時であっても高圧側から低圧側へ冷媒を漏らすブリードポートを有し、
前記予め定めた値は、前記圧力制御弁（１４）の閉弁時にブリードポートから漏れる漏れ量（Ｇｒｍｉｎ）であ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】
前記制御目標値のうちの１つは、前記高圧側冷媒圧力の基準最高高圧（Ｐｄｍａｘ）であって、
前記吐出容量制御手段（２０ａ）は、前記基準最高高圧（Ｐｄｍａｘ）を用いるとき、前記可変容量型圧縮機（１１）吐出冷媒圧力が、前記基準最高高圧（Ｐｄｍａｘ）以下となるように、前記吐出容量変更手段（１１ａ）の作動を制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記制御目標値のうちの１つは、前記蒸発器（１５）における冷媒蒸発温度の目標冷媒蒸発温度（ＴＥＯ）であって、
前記吐出容量制御手段（２０ａ）は、前記目標冷媒蒸発温度（ＴＥＯ）を用いるとき、前記冷媒蒸発温度が、前記目標冷媒蒸発温度（ＴＥＯ）に近づくように、前記吐出容量変更手段（１１ａ）の作動を制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
さらに、前記蒸発器（１５）の熱交換フィンの温度（Ｔｅ）を検出する熱交換フィン温度検出手段（２４）を備え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】
さらに、前記蒸発器（１５）から吹き出した空気の温度を検出する吹出空気温度検出手段を備え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８】
前記冷媒は二酸化炭素であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つ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、可変容量型圧縮機および圧力制御弁を備える冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、吐出容量を変更することによって冷媒吐出能力を調整可能に構成された可変容量型圧縮機と、高圧側冷媒圧力を放熱器下流側の高圧側冷媒温度に応じて決定される目標高圧に近づけるように弁開度が調整される圧力制御弁とを備えた蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１の冷凍サイクル装置では、可変容量型圧縮機の冷媒吐出能力を調整して、低圧側冷媒圧力を目標低圧に近づけること、すなわち蒸発器における冷媒蒸発温度を目標冷媒蒸発温度に近づけることによって必要とされる冷却能力を発揮している。さらに、圧力制御弁（膨張装置）の弁開度を調整して高圧側冷媒圧力を目標高圧に近づけることによってサイクルの成績係数（ＣＯＰ）が最大となるようにしている。
【０００４】
また、特許文献２には、この種の冷凍サイクル装置に適用される圧力制御弁として、閉弁時であっても、冷媒を高圧側から低圧側へ僅かに漏らすブリードポートを設けたものが開示されている。これにより、例えば、目標高圧が高くなって圧力制御弁が全閉状態となったときでも、冷媒を高圧側から低圧側へ僅かに漏らすことで高圧側冷媒圧力が極端に上昇してしまうことを防止しようとしている。
【特許文献１】特開２００２−３２３２６５号公報
【特許文献２】特開２００２−１２２３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献２のようにブリードポートが設けられた圧力制御弁では、ブリードポートの通路面積の拡大に伴って、閉弁時にブリードポートから漏れる漏れ量も増加してしまう。そのため、ブリードポートの通路面積を必要以上に拡大すると、例えば、低負荷運転時のように圧縮機の冷媒吐出能力を低下させる場合に、ＣＯＰが最大となる目標高圧まで高圧側冷媒圧力を上昇させることができなくなってしまう。
【０００６】
従って、ブリードポートの通路面積は、適切な値以下に設定する必要がある。本発明者らの検討によれば、低負荷運転時にＣＯＰが最大となる目標高圧まで高圧側冷媒圧力を上昇させるためには、具体的に、ブリードポートの通路径を、φ０．７ｍｍ以下相当とすることが望ましいと判っている。
【０００７】
しかし、特許文献２の圧力制御弁を特許文献１の冷凍サイクル装置に適用し、さらに、この冷凍サイクル装置を車両用空調装置として用いた場合、一般的に、圧力制御弁はエンジンルーム内に配置されるため、圧力制御弁の周囲温度が放熱器下流側の高圧側冷媒温度よりも上昇していることがある。
【０００８】
例えば、車両の起動と同時に車両用空調装置を作動させて車室内温度を急速に低下させるような運転条件（以下、クールダウンという。）では、圧力制御弁の周囲温度が６０℃〜８０℃程度にまで高温化していることがある。このような場合、周囲温度を高圧側冷媒温度として誤検出しやすくなり、目標高圧が不必要に高く設定されて、圧力制御弁が閉弁状態となってしまう。
【０００９】
さらに、クールダウン時には、車室内温度を急速に低下させるために目標冷媒蒸発温度を低下させる必要があるので、可変容量型圧縮機の冷媒吐出能力も増大する。そのため、ブリードポートの通路面積を、上述の如くＣＯＰを最大とするために適切な値以下に設定しておくと、高圧側冷媒圧力が極端に上昇してしまうことを防止できず、高圧側冷媒圧力がサイクル構成機器の耐圧を超えてしまうおそれがある。
【００１０】
そこで、この種の冷凍サイクル装置では、蒸発器の冷媒蒸発温度を目標冷媒蒸発温度に近づけるように、可変容量型圧縮機の冷媒吐出能力を調整するだけでなく、実際に可変容量型圧縮機の吐出冷媒圧力を検出して、検出された吐出冷媒圧力がサイクル構成機器の耐圧より低く設定された基準最高高圧Ｐｄｍａｘを超えないように、フィードバック制御手法等によって冷媒吐出能力を調整している。
【００１１】
具体的には、図６に示すように、吐出冷媒圧力が基準最高高圧Ｐｄｍａｘを超えないように決定される第１制御電流Ｉｃ１および蒸発器の冷媒蒸発温度が目標冷媒蒸発温度に近づくように決定される第２制御電流Ｉｃ２のうち、吐出容量が小さくなる方を制御電流Ｉｃとするミニマム制御を行っている。そして、このミニマム制御によって得られた制御電流Ｉｃを、可変容量型圧縮機の吐出容量を変更する電磁式容量制御弁へ出力している。
【００１２】
なお、図６上段は、クールダウン時の第１制御電流Ｉｃ１（細実線＋太実線）、第２制御電流Ｉｃ２（細破線＋太破線）および実際に電磁式容量制御弁へ出力する制御電流Ｉｃ（太実線＋太破線）の経時変化を示すグラフである。なお、この可変容量型圧縮機では、制御電流Ｉｃの増加に伴って吐出容量も増加する。
【００１３】
また、図６中段は、クールダウン時における吐出冷媒圧力Ｐｄおよび車室内の内気温Ｔｒの経時変化を示すグラフであり、図６下段は、クールダウン時におけるサイクル内を循環する冷媒流量、具体的には、可変容量圧縮機の吐出冷媒流量Ｇｒの経時変化を示すグラフである。なお、この圧力制御弁では、ブリードポートの通路径を、φ０．４ｍｍとしている。
【００１４】
図６上段から明らかなように、クールダウン時の初期には、第１制御電流Ｉｃ１の方が第２制御電流Ｉｃ２よりも小さくなり、その後、第２制御電流Ｉｃ２の方が第１制御電流Ｉｃ１よりも小さくなる。つまり、実際に電磁式容量制御弁へ出力される制御電流Ｉｃは、図６の太実線および太破線に示すように変化する。そして、この制御電流Ｉｃの変化に伴って、図６中段に示すように、吐出冷媒圧力Ｐｄおよび内気温Ｔｒが変化する。
【００１５】
ところが、本発明者らが、クールダウン時の吐出冷媒流量Ｇｒの経時変化を調査したところ、図６下段に示すように、上述のミニマム制御では、第１制御電流Ｉｃ１よりも第２制御電流Ｉｃ２の方が小さくなるタイミングＴ１が、吐出冷媒流量Ｇｒが圧力制御弁の閉弁時にブリードポートから漏れる漏れ量Ｇｒｍｉｎよりも大きくなるタイミングＴ２に対して、遅れていることが判明した。
【００１６】
タイミングＴ２以降のように、吐出冷媒流量Ｇｒが漏れ量Ｇｒｍｉｎよりも大きくなっている状態では、圧力制御弁が閉弁状態から開弁状態へ移行して、弁開度を調整して高圧側冷媒圧力を制御可能な状態となっている。従って、タイミングＴ２以降では、吐出冷媒圧力Ｐｄが基準最高高圧Ｐｄｍａｘを超えないように、第１制御電流Ｉｃ１にて吐出容量を変更する必要は無い。
【００１７】
つまり、タイミングＴ２に対するタイミングＴ１の遅れは、吐出冷媒圧力が基準最高高圧Ｐｄｍａｘを超えないための第１制御電流Ｉｃ１から、必要とされる冷却能力を発揮するための第２制御電流Ｉｃ２への切り替えの遅れを意味しており、冷却対象空間である車室内温度を低下させる時間を長時間化させる原因となる。
【００１８】
上記点に鑑み、本発明は、可変容量型圧縮機および圧力制御弁を備える冷凍サイクル装置において、冷却対象空間の温度を短時間で低下させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明は、吐出容量を変更可能に構成された可変容量型圧縮機（１１）と、可変容量型圧縮機（１１）から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させるとともに、高圧側冷媒圧力を放熱器（１２）下流側の高圧側冷媒温度に応じて決定される目標高圧に近づけるように、弁開度が調整される圧力制御弁（１４）と、圧力制御弁（１４）にて減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１５）とを備える冷凍サイクル装置であって、
さらに、可変容量型圧縮機（１１）の吐出容量を変更する吐出容量変更手段（１１ａ）と、少なくとも２つ以上の制御目標値（Ｐｄｍａｘ、ＴＥＯ）のうち、いずれか１つを用いて吐出容量変更手段（１１ａ）の作動を制御する吐出容量制御手段（２０ａ）と、サイクル内を循環する冷媒流量（Ｇｒ）を検出する流量検出手段（２６）とを備え、
吐出容量制御手段（２０ａ）は、流量検出手段（２６）の検出値に基づいて、複数の制御目標値（Ｐｄｍａｘ、ＴＥＯ）のうち吐出容量変更手段（１１ａ）の作動の制御に用いる制御目標値（Ｐｄｍａｘ、ＴＥＯ）を切り替えることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、吐出容量制御手段（２０ａ）が、流量検出手段（２６）の検出値に基づいて、複数の制御目標値（Ｐｄｍａｘ、ＴＥＯ）のうち吐出容量変更手段（１１ａ）の作動の制御に用いる制御目標値（Ｐｄｍａｘ、ＴＥＯ）を切り替えるので、実際にサイクル内を循環する冷媒流量が変化する際に、制御目標値（Ｐｄｍａｘ、ＴＥＯ）を切り替えることができる。
【００２１】
従って、例えば、圧力制御弁（１４）が閉弁状態から開弁状態へ移行するタイミングのように、サイクル内を循環する冷媒流量の変化に伴って、理想的なタイミングで冷却対象空間の温度を短時間で低下させるために適切な制御目標値に切り替えることができる。その結果、冷却対象空間の温度を短時間で低下させることができる。
【００２２】
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、吐出容量制御手段（２０ａ）は、流量検出手段（２６）の検出値が予め定めた値より小さい場合は、２つ以上の制御目標値（Ｐｄｍａｘ、ＴＥＯ）のうち、吐出容量を最も小さくする制御目標値を用い、さらに、流量検出手段（２６）の検出値が予め定めた値以上の場合は、吐出容量を最も小さくする制御目標値以外の制御目標値を用いるようになっていてもよい。
【００２３】
さらに、圧力制御弁（１４）は、閉弁時であっても高圧側から低圧側へ冷媒を漏らすブリードポートを有し、予め定めた値は、圧力制御弁（１４）の閉弁時にブリードポートから漏れる漏れ量（Ｇｒｍｉｎ）であってもよい。
【００２４】
これによれば、実際にサイクル内を循環する冷媒流量が変化するタイミングとして、具体的に、圧力制御弁（１４）が閉弁状態から開弁状態へ移行するタイミングを検出して、適切な制御目標値に切り替えることができる。
【００２５】
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、制御目標値うちの１つは、高圧側冷媒圧力の基準最高高圧（Ｐｄｍａｘ）であって、吐出容量制御手段（２０ａ）は、基準最高高圧（Ｐｄｍａｘ）を用いるとき、可変容量型圧縮機（１１）吐出冷媒圧力が、基準最高高圧（Ｐｄｍａｘ）以下となるように、吐出容量変更手段（１１ａ）の作動を制御するようになっていてもよい。
【００２６】
さらに、制御目標値うちの別の１つは、蒸発器（１５）における冷媒蒸発温度の目標冷媒蒸発温度（ＴＥＯ）であって、吐出容量制御手段（２０ａ）は、目標冷媒蒸発温度（ＴＥＯ）を用いるとき、冷媒蒸発温度が、目標冷媒蒸発温度（ＴＥＯ）に近づくように、吐出容量変更手段（１１ａ）の作動を制御するようになっていてもよい。
【００２７】
これによれば、具体的に、上述のクールダウン時のように、圧力制御弁が閉弁状態となりやすい運転条件時に、制御目標値として基準最高高圧（Ｐｄｍａｘ）を用いて高圧側冷媒圧力がサイクル構成機器の耐圧を超えてしまうことを防止できる。
【００２８】
さらに、基準最高高圧（Ｐｄｍａｘ）を制御目標値とする必要が無くなったタイミングで、必要とされる冷却能力を発揮させるための目標冷媒蒸発温度（ＴＥＯ）と制御目標値に切り替えることができる。その結果、確実に、冷却対象空間の温度を短時間で低下させることができる。
【００２９】
また、制御目標値として目標冷媒蒸発温度（ＴＥＯ）を採用する上述の特徴の冷凍サイクル装置において、蒸発器（１５）の熱交換フィンの温度（Ｔｅ）を検出する熱交換フィン温度検出手段（２４）を備えていてもよいし、蒸発器（１５）から吹き出した空気の温度を検出する吹出空気温度検出手段を備えていてもよい。
【００３０】
これによれば、実際の蒸発器（１５）における冷媒蒸発温度に相当する温度を検出することができるので、容易に、冷媒蒸発温度が目標冷媒蒸発温度（ＴＥＯ）に近づくように吐出容量変更手段（１１ａ）の作動を制御できる。
【００３１】
また、上述の特徴の冷凍サイクル装置として、冷媒は二酸化炭素であってもよい。
【００３２】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１〜５により、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置１０を車両用空調装置に適用している。図１は、本実施形態の冷凍サイクル装置１０の全体構成図である。また、この冷凍サイクル装置１０では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、圧縮機１１の吐出冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上（超臨界状態）となる超臨界冷凍サイクルを構成している。
【００３４】
圧縮機１１は、冷凍サイクル装置１０において、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、プーリおよびベルトを介して車両走行用エンジン（図示せず）から駆動力が伝達されて回転駆動される。さらに、本実施形態では圧縮機１１として、後述する空調制御装置２０から出力される制御信号によって吐出容量を連続的に変更可能に構成された周知の斜板式可変容量型圧縮機を採用している。
【００３５】
なお、吐出容量とは冷媒の吸入圧縮を行う作動空間の幾何学的な容積、すなわちピストンストロークの上死点と下死点との間のシリンダ容積である。
【００３６】
具体的には、圧縮機１１は、吸入冷媒と吐出冷媒とを導入させる斜板室（図示せず）、斜板室へ導入させる吸入冷媒と吐出冷媒との割合を調整する電磁式容量制御弁１１ａ、斜板室の圧力に応じて傾斜角度を変位させる斜板（図示せず）を有して構成されている。そして、この斜板の傾斜角度に応じてピストンストローク（吐出容量）が変更される。
【００３７】
電磁式容量制御弁１１ａは、圧縮機１１の吸入冷媒圧力Ｐｓによる力を発生する圧力応動機構と、この吸入冷媒圧力Ｐｓによる力と対向する電磁力を発生する電磁機構とを内蔵しており、吸入冷媒圧力Ｐｓによる力と電磁力との釣り合いによって弁開度（吸入冷媒と吐出冷媒との割合）を調整して斜板室の圧力を変化させる。
【００３８】
また、電磁機構の電磁力は、空調制御装置２０から出力される制御電流Ｉｃによって決定され、制御電流Ｉｃを増加させると、斜板室の圧力が低下し、斜板の傾斜角度が増加することによって、ピストンストローク（吐出容量）が増加する。逆に、制御電流Ｉｃを減少させると、斜板室の圧力が上昇し、斜板の傾斜角度が減少することによって、ピストンストローク（吐出容量）が減少する。
【００３９】
つまり、この吐出容量の増減に応じて、吸入冷媒圧力Ｐｓも増減することになるので、制御電流Ｉｃによって、吸入冷媒圧力Ｐｓの目標値（目標低圧）が決定されることになる。制御電流Ｉｃの出力は、具体的には電流制御回路の構成上、デューティ制御により変化させる方式とするのが通常であるが、制御電流Ｉｃの値をデューティ制御によらず直接、連続的（アナログ的）に変化させてもよい。
【００４０】
また、このように制御電流Ｉｃが調整されることによって、圧縮機１１では、吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができる。従って、本実施形態では、電磁式容量制御弁１１ａによって吐出容量変更手段が構成され、空調制御装置２０のうち、電磁式容量制御弁１１ａの作動を制御するハードウェアおよびソフトウエアの構成によって吐出容量制御手段２０ａが構成される。
【００４１】
なお、本実施形態の圧縮機１１では吐出容量を約０％とすることができるので、上述の如く、圧縮機１１をプーリおよびベルトを介して車両走行用エンジンに常時連結するクラッチレスの構成とすることができる。もちろん、電磁クラッチを介して車両走行用エンジンから動力を伝達できるようにしてもよい。
【００４２】
圧縮機１１の冷媒吐出側には、放熱器１２が接続されている。放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒と冷却ファン１２ａにより送風される外気（車室外空気）とを熱交換させて、高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換器である。冷却ファン１２ａは、後述する空調制御装置２０から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。
【００４３】
なお、前述の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置１０では、超臨界冷凍サイクルを構成しているので、放熱器１２を通過する冷媒は、凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する。
【００４４】
放熱器１２の下流側には、内部熱交換器１３の高圧側冷媒流路１３ａが接続されている。内部熱交換器１３は、高圧側冷媒流路１３ａを通過する放熱器１２出口側冷媒と低圧側冷媒流路１３ｂを通過する圧縮機１１吸入側冷媒とを熱交換をさせて、高圧側冷媒流路１３ａを通過する冷媒を冷却するものである。これにより、後述する蒸発器１５における入口側冷媒と出口側冷媒とのエンタルピ差（冷凍能力）を増大することができる。
【００４５】
さらに、内部熱交換器１３の具体的構成としては種々の構成を採用できる。具体的には、高圧側冷媒流路１３ａと低圧側冷媒流路１３ｂとを形成する冷媒配管同士をろう付け接合して熱交換させる構成や、高圧側冷媒流路１３ａを形成する外側管の内側に低圧側冷媒流路１３ｂを配置する２重管方式の熱交換器構成を採用できる。
【００４６】
内部熱交換器１３の高圧側冷媒流路１３ａの出口側には、圧力制御弁１４が接続されている。圧力制御弁１４は、内部熱交換器１３から流出した高圧冷媒を減圧膨張させるとともに、高圧側冷媒圧力が目標高圧となるように、弁開度（絞り開度）が機械的機構にて調整されるようになっている。
【００４７】
具体的には、圧力制御弁１４は、放熱器１２出口側と内部熱交換器１３の高圧側冷媒流路１３ａ入口側との間に設けられた感温部１４ａを有し、この感温部１４ａの内部に放熱器１２出口側の高圧冷媒の温度に対応した圧力を発生させ、感温部１４ａの内圧と内部熱交換器１３の高圧側冷媒流路１３ａの出口側冷媒圧力とのバランスで圧力制御弁１４の弁開度を調整するようになっている。
【００４８】
これにより、高圧側冷媒圧力を放熱器１２の出口側の高圧側冷媒温度により決まる目標高圧に調整する。このような高圧制御機能を持つ圧力制御弁１４は特開２０００−８１１５７号公報等にて公知である。なお、本実施形態の圧力制御弁１４は、放熱器１２とともにエンジンルーム内に配置されている。
【００４９】
さらに、この圧力制御弁１４には、閉弁時であっても高圧側から低圧側へ冷媒を漏らすブリードポート（図示せず）が設けられている。このようなブリードポートは、圧力制御弁１４の弁体部の上流側と下流側とを連通させる連通穴を設けることで容易に形成できる。なお、本実施形態では、ブリードポートの通路径を、φ０．４ｍｍとしている。
【００５０】
圧力制御弁１４の出口側には、蒸発器１５が接続されている。蒸発器１５は、圧力制御弁１４にて減圧された低圧冷媒と送風ファン１５ａから送風された送風空気とを熱交換させて、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。また、送風ファン１５ａは、空調制御装置２０から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。
【００５１】
なお、本実施形態では、この蒸発器１５として、周知のフィンアンドチューブ構造の熱交換器を採用している。さらに、蒸発器１５は、車両用空調装置の室内空調ユニットにおいて車室内送風空気の空気通路を形成するケース１６内に配置されている。
【００５２】
また、このケース１６の内部であって蒸発器１５の空気流れ下流側には、蒸発器１５にて冷却された冷風を再加熱するヒータコア１７およびヒータコア１７を通過させる冷風の風量割合を調整するエアミックスドア１８が配置されている。ヒータコア１６は、車両走行用エンジンの冷却水を熱源として冷風を再加熱する加熱手段であり、エアミックスドア１８は、車室内へ送風される空調風の温度を調整する温度調整手段を構成している。
【００５３】
さらに、ケース１６の空気流れ最下流部には、冷却対象空間である車室内へ空調風を吹き出す吹出口（図示せず）が配置されている。この吹出口としては、具体的に、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口、および、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口が設けられている。
【００５４】
蒸発器１５の出口側にはアキュムレータ１９が接続されている。アキュムレータ１９は、蒸発器１５から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒に分離するとともに、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。
【００５５】
また、アキュムレータ１９には、気相冷媒を流出させる気相冷媒出口が設けられており、気相冷媒出口は前述の内部熱交換器１３の低圧側冷媒流路１３ｂ入口側に接続され、低圧側冷媒流路１３ｂ出口側は、圧縮機１１の冷媒吸入側に接続されている。
【００５６】
次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。空調制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。空調制御装置２０は、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、上述の各種電気式アクチュエータ１１ａ、１２ａ、１５ａ等の作動を制御する。
【００５７】
空調制御装置２０の入力側には、空調用センサ群２１〜２６および車室内に配置された操作パネル３０が接続されており、空調用センサ群２１〜２６の検出信号および操作パネル３０に設けられた各種操作スイッチ３１〜３３の操作信号等が入力される。
【００５８】
空調用センサ群としては、具体的に、外気温Ｔａｍを検出する外気温センサ２１、内気温Ｔｒを検出する内気温センサ２２、車室内に入射する日射量Ｔｓを検出する日射センサ２３、蒸発器１５の熱交換フィンの温度Ｔｅを検出する熱交換フィン温度検出手段である蒸発器温度センサ２４、圧縮機１１から吐出される吐出冷媒圧力Ｐｄを検出する高圧圧力センサ２５、圧縮機１１から吐出される吐出冷媒流量Ｇｒを検出する流量検出手段である流量センサ２６等が設けられる。
【００５９】
なお、本実施形態の蒸発器温度センサ２４は、実際の蒸発器１５における冷媒蒸発温度に相当する温度を検出するものである。従って、蒸発器温度センサ２４の代わりに、蒸発器１５から吹き出した空気の温度を検出する吹出空気温度検出手段である吹出空気温度センサを用いてもよい。
【００６０】
また、流量センサ２６は、サイクル内を循環する冷媒流量を検出するものである。従って、流量センサ２６における流量検出位置は、圧縮機１１の冷媒吐出側に限定されるものではなく、サイクル内のいずれの場所に配置してもよい。
【００６１】
さらに、本実施形態の流量センサ２６は、サイクル内を循環する冷媒の一部を通過させる絞り部を有し、この絞り部における圧力損失（差圧）を検出する差圧検出部と、絞り部の下流側冷媒の温度および圧力を検出する温度・圧力検出部とを有し、差圧検出部の検出値（差圧）と温度・圧力検出部の検出値から推定される冷媒密度によって、冷媒流量を検出する差圧式流量センサによって構成されている。
【００６２】
操作パネル３０の操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置の作動指令信号を出力するエアコンスイッチ３１、空調状態の自動制御を要求する自動制御要求信号を出力するオートスイッチ３２、車室内の目標温度を設定する温度設定手段をなす温度設定スイッチ３３等が設けられる。
【００６３】
また、空調制御装置２０の出力側には、圧縮機１１の電磁式容量制御弁１１ａ、冷却ファン１２ａおよび送風ファン１５ａの電動モータ、前述したエアミックスドア１８を駆動するサーボモータおよび各吹出口を開閉する開閉ドアを駆動するサーボモータ等の電気式アクチュエータが接続され、これらの機器の作動が空調制御装置２０の出力信号により制御される。
【００６４】
次に、上述の構成の本実施形態の作動を図２、３に基づいて説明する。図２、３は、空調制御装置２０が実行する制御処理を示すフローチャートである。この制御処理は、図示しない車両の始動スイッチ（イグニッションスイッチ）の投入状態において、オートスイッチ３２が投入（ＯＮ）されるとスタートする。
【００６５】
まず、図２に示すように、ステップＳ１ではフラグ、タイマ等の初期化がなされ、次のステップＳ２で車両環境状態の信号、すなわちセンサ群２１〜２６により検出された検出信号、および、操作パネル３０の操作信号を読込む。
【００６６】
次に、ステップＳ３にて、車室内吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。この目標吹出温度ＴＡＯは空調熱負荷変動および温度設定スイッチ３３により設定した設定温度Ｔｓｅｔに基づいて、下記数式Ｆ１により算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
なお、Ｔｒは内気温センサ２２により検出された内気温、Ｔａｍは外気温センサ２１により検出された外気温、Ｔｓは日射センサ２３により検出された日射量、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインおよびＣは補正用の定数である。
【００６７】
次に、ステップＳ４およびＳ５にて、空調制御機器の制御状態を決定する。すなわち、空調制御装置２０の出力側に接続された各種電気式アクチュエータへ出力される制御信号を決定する。
【００６８】
本実施形態では、ステップＳ４にて、圧縮機１１の電磁式容量制御弁１１ａを除く電気式アクチュエータへ出力される制御信号を決定し、ステップＳ５にて、吐出容量制御手段２０ａが圧縮機１１の電磁式容量制御弁１１ａへ出力される制御信号を決定する。
【００６９】
ステップＳ４では、送風ファン１５ａの電動モータ、エアミックスドア１８のサーボモータ、各吹出口を開閉する開閉ドアのサーボモータへ出力される制御信号等が決定される。具体的には、送風ファン１５ａの電動モータへ出力される制御信号（制御電圧）については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置２０に記憶された制御マップを参照して、ＴＡＯに応じて適切な送風量となるように決定する。
【００７０】
エアミックスドア１８のサーボモータへ出力される制御信号については、蒸発器温度センサ２４の検出信号、車両走行用エンジンの冷却水の温度に基づいて、エアミックスドア１８の目標開度ＳＷを算出して、エアミックスドア１８の開度が目標開度ＳＷとなるように制御信号を決定する。
【００７１】
各吹出口を開閉する開閉ドアのサーボモータへ出力される制御信号については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置２０に記憶された制御マップを参照して、ＴＡＯに応じて適切な吹出口を開閉するように決定する。
【００７２】
次に、ステップＳ５にて、圧縮機１１の電磁式容量制御弁１１ａへ出力する制御電流Ｉｎ（圧縮機１１の吐出容量）を決定する。このステップＳ５の詳細は図３により説明する。
【００７３】
まず、ステップＳ５１では、高圧圧力センサ２５にて検出された吐出冷媒圧力Ｐｄが基準最高高圧Ｐｄｍａｘ以下となるように、第１制御電流Ｉｃ１を決定する。この基準最高圧力Ｐｄｍａｘは、サイクル構成機器の耐圧より低い値に設定され、本実施形態では、１３．７ＭＰａとしている。
【００７４】
具体的には、基準最高高圧Ｐｄｍａｘと吐出冷媒圧力Ｐｄとの偏差Ｐｎ（Ｐｄｍａｘ−Ｐｄ）に応じて、電磁式容量制御弁１１ａへ出力する制御電流を変更するフィードバック制御手法によって、第１制御電流Ｉｃ１が決定される。従って、本実施形態の基準最高圧力Ｐｄｍａｘは、高圧側冷媒圧力がサイクル構成機器の耐圧を超えてしまうことを回避するために用いられる制御目標値の１つである。
【００７５】
次に、ステップＳ５２では、蒸発器１５において必要とされる冷却能力を発揮できるように、第２制御電流Ｉｃ２を決定する。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置２０に記憶された図４に示すような制御マップを参照して目標冷媒蒸発温度ＴＥＯを決定する。本実施形態では、ＴＡＯの増加に伴って、ＴＥＯも増加するようになっている。
【００７６】
さらに、ステップＳ５２では、蒸発器温度センサ２４にて検出された熱交換フィンの温度Ｔｅと目標冷媒蒸発温度ＴＥＯとの偏差Ｅｎ（Ｔｅ−ＴＥＯ）を算出し、この偏差Ｅｎに基づいて、ＴｅをＴＥＯに近づけるように比例積分制御（ＰＩ制御）等によるフィードバック制御手法によって、第２制御電流Ｉｃ２を決定する。
【００７７】
従って、本実施形態の目標冷媒蒸発温度ＴＥＯは、蒸発器１５において必要とされる冷却能力を発揮させるために用いられる制御目標値の１つである。なお、図４に示すＴＥＯｍｉｎは、蒸発器１５への着霜を防止するために設定された目標冷媒蒸発温度ＴＥＯの下限値であり、本実施形態では、３℃としている。
【００７８】
次に、ステップＳ５３〜Ｓ５５では、上記第１制御電流Ｉｃ１と第２制御電流Ｉｃ２とのうち、圧縮機１１の吐出容量が小さくなる方を、実際に電磁式容量制御弁１１ａへ出力する制御電流Ｉｃとするミニマム制御を行う。具体的には、制御電流Ｉｃの増減に伴って、吐出容量も増減するので、Ｉｃ１とＩｃ２のうち、低い方の値がＩｃとして採用される。
【００７９】
このようなミニマム制御が行われることによって、必要とされる冷却能力を発揮するための第２制御電流Ｉｃ２に対して、吐出冷媒圧力Ｐｄが基準最高高圧を超えないための第１制御電流Ｉｃ１が優先されることになり、サイクルの安全性および耐久性を向上させることができる。
【００８０】
次に、ステップＳ５６では、流量センサ２６にて検出された吐出冷媒流量Ｇｒが予め定めた基準吐出冷媒流量Ｇｒ１以上になっているか否かを判定する。ステップＳ５６にて、吐出冷媒流量Ｇｒが基準吐出冷媒流量Ｇｒ１以上になっている場合は、ステップＳ５７にて制御電流Ｉｃが強制的に第２制御電流Ｉｃ２に変更されて、ステップＳ６へ進む。
【００８１】
また、ステップＳ５６にて、ステップＳ５６にて吐出冷媒流量Ｇｒが基準吐出冷媒流量Ｇｒ１以上になって以上になっていない場合は、制御電流Ｉｃは変更されることなくステップＳ６へ進む。なお、本実施形態では、圧力制御弁１４の閉弁時にブリードポートから漏れる漏れ量Ｇｒｍｉｎ（具体的には、５０ｋｇ／ｈ）を基準吐出冷媒流量Ｇｒ１としている。
【００８２】
次に、ステップＳ６では、上記ステップＳ４、Ｓ５で決定された制御状態が得られるように、空調制御装置２０より電気式アクチュエータに対して制御信号が出力される。次のステップＳ７で制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップＳ２に戻るようになっている。
【００８３】
従って、本実施形態の車両用空調装置では、空調制御装置２０が、上記の如く、目標吹出温度ＴＡＯ等に応じて、各電気式アクチュエータの作動を制御するので、車室内の空調を適切に行うことができる。しかも、空調制御装置２０の吐出容量制御手段２０ａが、流量センサ２６にて検出された吐出冷媒流量Ｇｒに基づいて制御目標値を切り替えるので、車室内の温度（内気温Ｔｒ）を短時間で低下させることができる。
【００８４】
このことを図５により説明する。なお、図５は、前述の図６に対応するグラフである。本実施形態では、ステップＳ５にて説明したように、吐出冷媒流量Ｇｒが基準吐出冷媒流量Ｇｒ１より小さい場合は、制御目標値として基準最高高圧Ｐｄｍａｘを用い、さらに、吐出冷媒流量Ｇｒが基準吐出冷媒流量Ｇｒ１以上の場合は、制御目標値として目標冷媒蒸発温度ＴＥＯを用いる。
【００８５】
従って、図５上段の制御電流Ｉｃ（実線＋太破線）に示すように、吐出冷媒流量Ｇｒがブリードポートから漏れる漏れ量Ｇｒｍｉｎ以上となるタイミングＴ２、すなわち圧力制御弁１４が閉弁状態から開弁状態へ移行し、弁開度を調整して高圧側冷媒圧力を制御可能な状態となったタイミングと同時に、制御目標値を基準最高高圧Ｐｄｍａｘから目標冷媒蒸発温度ＴＥＯへ切り替えることができる。
【００８６】
これにより、吐出冷媒圧力が基準最高高圧を超えないための第１制御電流Ｉｃ１から、必要とされる冷却能力を発揮するための第２制御電流Ｉｃ２への切り替えに遅れが生じることがなく、制御目標値を理想的なタイミングで切り替えることができる。その結果、図５下段に示すように、従来技術に対して、タイミングＴ２以降の吐出冷媒流量Ｇｒを増加させて、図５中段に示すように、内気温Ｔｒを短時間で低下させることができる。
【００８７】
なお、図５中段および下段の破線は、従来技術における内気温Ｔｒ、吐出冷媒圧力Ｐｄおよび吐出冷媒流量Ｇｒを示している（すなわち、図６の実線に対応）。
【００８８】
さらに、図５中段から明らかなように、本実施形態の如く、流量センサ２６にて検出された吐出冷媒流量Ｇｒに基づいて、制御目標値を切り替えるようにしても、吐出冷媒圧力Ｐｄが基準最高高圧Ｐｄｍａｘを超えることはなく、サイクルの安全性および耐久性を損なうこともない。
【００８９】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
【００９０】
（１）上述の実施形態では、放熱器１２出口側と内部熱交換器１３の高圧側冷媒流路１３ａ入口側との間に感温部１４ａを有する圧力制御弁１４を採用した例を説明しているが、圧力制御弁１４内に放熱器１２下流側冷媒を通過させる冷媒通路を形成して、この冷媒通路に感温棒を配置して感温部１４ａの内圧を変化させるようにしてもよい。
【００９１】
さらに、圧力制御弁として、空調制御装置２０の制御装置によって弁開度を調整できる電気式の可変絞り装置を採用してもよい。この場合は、放熱器１２下流側冷媒の温度を検出する温度センサを設け、この温度センサの検出値に基づいて目標高圧を決定して、高圧側冷媒圧力が目標高圧に近づくように弁開度を制御すればよい。
【００９２】
（２）上述の実施形態では、制御目標値として、基準最高高圧Ｐｄｍａｘおよび目標冷媒蒸発温度ＴＥＯを採用した例を説明しているが、制御目標値はこれに限定されない。さらに、上記の制御目標値とは異なる別の制御目標値を追加してもよい。
【００９３】
例えば、別の制御目標値として、外気温Ｔａｍに基づいて決定される第２目標冷媒蒸発温度ＴＥＯ２を採用してもよい。この第２目標冷媒蒸発温度ＴＥＯ２については、外気温Ｔａｍが低温域では外気温Ｔａｍの低下とともに低下させ、外気温Ｔａｍが中間温度域では上昇させ、さらに、外気温Ｔａｍが高温域では外気温度Ｔａｍの上昇とともに低下させればよい。
【００９４】
これにより、外気温Ｔａｍが低温域では、除湿能力を確保して窓ガラスの曇り防止ができ、外気温Ｔａｍが高温域では冷房能力を確保することができる。
【００９５】
（３）上述の実施形態では、圧力制御弁１４のブリードポートの通路径をφ０．４ｍｍとしているが、ブリードポートの通路径は、φ０．２以上、φ０．７ｍｍ以下とすることが望ましい。また、上述の実施形態では、ブリードポートを連通穴にて形成しているが、例えば、弁体部やシート部に溝部を形成して、閉弁時に冷媒を高圧側から低圧側へ僅かに漏らすようにしてもよい。
【００９６】
（４）上述の実施形態では、流量センサ２６として差圧式流量センサを採用した例を説明しているが、流量センサ２６の形式はこれに限定されない。例えば、熱線式流量センサのような、質量流量センサを採用してもよい。
【００９７】
（５）上述の実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置１０を車両用空調装置に適用した例を説明しているが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、業務用冷蔵冷凍装置、家庭用冷蔵庫等に適用してもよい。また、冷媒も二酸化炭素に限定されることなく、フロン系冷媒、ＨＣ系冷媒を採用してもよい。
【００９８】
（６）上述の実施形態では、放熱器１２を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器１５を室内側熱交換器として車室内の冷却用に適用しているが、蒸発器１５を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として構成し、放熱器１２を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する室内側熱交換器として構成するヒートポンプサイクルに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】一実施形態の車両用空調装置に適用された冷凍サイクル装置の全体構成図である。
【図２】一実施形態の車両用空調装置の制御を示すフローチャートである。
【図３】一実施形態の車両用空調装置の制御の要部を示すフローチャートである。
【図４】一実施形態の目標冷媒蒸発温度を決定するための特性図である。
【図５】一実施形態の第１制御電流Ｉｃ１、第２制御電流Ｉｃ２、制御電流Ｉｃ、吐出冷媒圧力Ｐｄ、内気温Ｔｒ、吐出冷媒流量Ｇｒの経時変化を示すグラフである。
【図６】従来技術の第１制御電流Ｉｃ１、第２制御電流Ｉｃ２、制御電流Ｉｃ、吐出冷媒圧力Ｐｄ、内気温Ｔｒ、吐出冷媒流量Ｇｒの経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１００】
１１…圧縮機、１１ａ…電磁式容量制御弁、１２…放熱器、１４…圧力制御弁、
１５…蒸発器、２０ａ…吐出容量制御手段、２４…蒸発器温度センサ、
２６…流量センサ、Ｐｄｍａｘ…基準最高高圧、ＴＥＯ…目標冷媒蒸発温度。
【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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