JP2009041863A - 冷凍サイクルの圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍サイクルの冷房能力を向上できる冷凍サイクルの圧力制御装置を提供する。
【解決手段】冷媒を超臨界状態に圧縮する圧縮機３０を備えた冷凍サイクル１１の高圧側圧力を検出して検出圧力信号を出力するとともに、所定の基準圧力に対応する基準圧力信号を出力する圧力センサ１２０と、基準圧力信号を量子化して基準圧力データを生成するとともに検出圧力信号を量子化して検出圧力データを生成するＡ／Ｄ変換部１０２と、基準圧力データと基準圧力との対応関係に基づき検出圧力データを補正するデータ補正部１０３と、補正された検出圧力データに基づいて圧縮機３０を制御する制御部１０４とを有するように構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、超臨界状態の冷媒が用いられる冷凍サイクルの圧力制御装置に関する。

特許文献１には、超臨界状態に圧縮される二酸化炭素（ＣＯ_２）を冷媒として用いた冷凍サイクル装置が開示されている。この冷凍サイクル装置は、冷媒を超臨界状態に圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒を放熱させて冷却する放熱器と、冷却された冷媒を減圧膨張させる膨張弁と、減圧膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した冷媒を気液分離して気相冷媒を圧縮機に戻すアキュムレータとを備えている。圧縮機の吐出側には、冷凍サイクルの高圧側圧力を検出して圧力信号を出力する圧力センサが設けられている。また冷凍サイクル装置は、圧力センサから出力された圧力信号を量子化して圧力データを生成し、当該圧力データに基づいて圧縮機を制御するＥＣＵを有している。
特開２００６−３２７５６９号公報

上記のような冷凍サイクル装置において、ＣＯ_２冷媒の高圧側圧力は、Ｒ１３４ａ等の冷媒を用いた場合の高圧側圧力の５〜１０倍程度になる。また、ＣＯ_２冷媒は高圧側で超臨界状態となるため、圧縮機の吐出圧力の上昇により一部が凝縮して液化するＲ１３４ａ等の冷媒と異なり、凝縮して液化することがない。したがって、圧縮機からの冷媒吐出量が急増した場合には、冷媒圧力が急激に上昇してしまうという特徴がある。

このため、ＣＯ_２冷媒を用いる冷凍サイクル装置は、高い耐圧性を有する機器により構成される必要がある。ところが、各機器の最高使用圧力を高く設定すると、各機器の肉厚が増加して重量が増加してしまう。したがって、冷凍サイクル装置の小型軽量化のためには、最高使用圧力をできるだけ低く設定することが望ましい。

一方、最高使用圧力を低く設定すると、通常使用時の圧力との差が小さくなる。また、ＥＣＵでは、圧力センサの検出誤差やＥＣＵ内部での量子化誤差を考慮して、設定された最高使用圧力よりも低い圧力で高圧保護制御が行われる。すなわち、冷凍サイクルの実質的な使用可能圧力範囲はさらに狭くなるため、高圧保護による圧縮機の停止や容量最小化が頻繁に生じることになる。したがって、最高使用圧力が低く設定された冷凍サイクルでは高い冷房能力が得られないという問題が生じる。

本発明の目的は、冷凍サイクルの冷房能力を向上できる冷凍サイクルの圧力制御装置を提供することにある。

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。

請求項１に記載の発明は、冷媒を超臨界状態に圧縮する圧縮機（３０）を備えた冷凍サイクル（１１）の高圧側圧力を検出して検出圧力信号を出力するとともに、所定の基準圧力に対応する基準圧力信号を出力する圧力センサ（１２０）と、基準圧力信号を量子化して基準圧力データを生成するとともに検出圧力信号を量子化して検出圧力データを生成する変換部（１０２）と、基準圧力データと基準圧力との対応関係に基づき検出圧力データを補正するデータ補正部（１０３）と、補正された検出圧力データに基づいて圧縮機（３０）を制御する制御部（１０４）とを有することを特徴としている。

これにより、基準圧力の値と、基準圧力信号に対する量子化誤差が含まれる基準圧力データとの対応関係に基づき検出圧力データが補正されるため、検出圧力データに含まれる量子化誤差の影響を低減することができる。このため、補正された検出圧力データに基づいて圧縮機（３０）を制御することによって、冷凍サイクル（１１）の実質的な使用可能圧力範囲が拡大する。したがって、高圧保護による圧縮機（３０）の停止や容量最小化の頻度を低減でき、最高使用圧力が低く設定された冷凍サイクル（１１）であっても高い冷房能力が得られる。

請求項２に記載の発明は、圧力センサ（１２０）は、検出圧力信号又は基準圧力信号のいずれかを選択的に出力する出力部（１２９）を備え、出力部（１２９）は、圧縮機（３０）が停止している間に基準圧力信号を出力することを特徴としている。

圧縮機（３０）が停止している間に基準圧力信号を出力することによって、圧縮機（３０）の制御に影響を及ぼさずに検出圧力データの補正が可能になる。

請求項３に記載の発明は、基準圧力は、冷凍サイクル（１１）の最高使用圧力に等しいことを特徴としている。

これにより、冷凍サイクル（１１）の最高使用圧力での量子化誤差を特に低減できるため、圧縮機（３０）の高圧保護制御をより確実に行うことができる。

請求項４に記載の発明は、冷媒を超臨界状態に圧縮する圧縮機（３０）を備えた冷凍サイクル（１１）の高圧側圧力を検出して検出圧力信号を出力するとともに、高圧側圧力が所定の閾値圧力を上回ったときに異常高圧信号を出力する圧力センサ（１２５）と、検出圧力信号に基づいて圧縮機（３０）を制御するとともに、異常高圧信号に基づいて圧縮機（３０）を停止させる制御部（１０５）とを有することを特徴としている。

これにより、冷凍サイクル（１１）内の異常高圧の判断が圧力センサ（１２５）側で行われるので、制御部（１０５）側での量子化誤差を考慮する必要がない。このため、冷凍サイクル（１１）の実質的な使用可能圧力範囲が拡大する。したがって、高圧保護による圧縮機（３０）の停止や容量最小化の頻度を低減でき、最高使用圧力が低く設定された冷凍サイクル（１１）であっても高い冷房能力が得られる。

請求項５に記載の発明は、圧力センサ（１２５）は、検出圧力信号を出力する第１の出力部（１２９）と、異常高圧信号を出力する第２の出力部（１２６）とを備えていることを特徴としている。

これにより、検出圧力信号と異常高圧信号とが互いに異なる出力部（１２９、１２６）から出力されるため、圧力センサ（１２５）の内部構成が簡素化する。

請求項６に記載の発明は、圧力センサ（１５０）は、検出圧力信号又は基準圧力信号のいずれかを選択的に出力する出力部（１２９）を備え、出力部（１２９）は、高圧側圧力が閾値圧力を上回ったときに、検出圧力信号に代えて異常高圧信号を出力することを特徴としている。

これにより、検出圧力信号と異常高圧信号とが同一の出力部（１２９）から出力されるため、制御部（１０５）側との間の配線本数を削減できる。

請求項７に記載の発明のように、異常高圧信号は、検出圧力信号の信号レベルと所定の基準信号レベルとを加算して生成されるようにしてもよい。

請求項８に記載の発明は、異常高圧信号は、閾値圧力に対応する検出圧力信号よりも高い信号レベルを有することを特徴としている。

これにより、制御部（１０５）側での異常高圧信号の判断が容易になる。

ここで、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の一例を示している。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本実施形態における冷凍サイクルの圧力制御装置を含む冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。図１に示すように、冷凍サイクル装置１０は、例えば水冷式のエンジン２０を駆動源とする車両に搭載されている。また冷凍サイクル装置１０は、冷媒としてＣＯ_２が循環する冷凍サイクル１１と、冷凍サイクル１１内の作動を制御する制御装置１２とを有している。

冷凍サイクル１１は、配管を介して環状に順次接続された圧縮機３０、放熱器（ガスクーラ）４０、膨張弁５０、蒸発器６０及びアキュムレータ７０を有している。このうち蒸発器６０は車両の車室内（計器盤内側）に配置され、圧縮機３０、放熱器４０、膨張弁５０及びアキュムレータ７０は、エンジン２０が配置されるエンジンルーム内に設けられている。

圧縮機３０は、ＣＯ_２冷媒を高温高圧に圧縮して超臨界状態にする流体機械である。圧縮機３０の駆動軸には、後述する制御装置（ＥＣＵ）１００の制御により断続される電磁クラッチ３２を介してプーリ３１が接続されている。圧縮機３０は、ベルト３３及びプーリ３１を介して伝達されるエンジン２０の駆動力により駆動される。なお圧縮機３０は、車載電源から電力が供給されるモータの駆動力により駆動されるようにしてもよい。

放熱器４０は、圧縮機３０で圧縮された高温高圧の冷媒を外気との熱交換により冷却する熱交換器である。放熱器４０は、エンジンルーム内の前方（例えばフロントグリルの後方）に配置されている。放熱器４０の近傍には、冷却ファン４１が設けられている。冷却ファン４１は、後述するＥＣＵ１００により作動制御されるようになっている。

膨張弁５０は、放熱器４０で冷却された冷媒を減圧して低温低圧にする減圧手段である。膨張弁５０としては、例えば、放熱器４０から流出する冷媒の温度と圧力に応じて弁開度が調整される機械式膨張弁が用いられる。また膨張弁５０としては、弁開度を調節するモータ等の電磁アクチュエータと、高圧冷媒の状態を検知して電気信号を出力するセンサと、この信号に応じて電磁アクチュエータを制御する制御装置とを備えた電気式膨張弁を用いることもできる。さらに減圧手段としては、膨張弁５０以外にもオリフィスやキャピラリ等を用いることができる。

蒸発器６０は、膨張弁５０で減圧された冷媒との熱交換により空調空気を冷却する熱交換器である。蒸発器６０は、車室内に設けられる不図示の空調ケース内に配置され、空調装置１１０を構成する。空調装置１１０は、車室内に向かう空気流れを生成する送風ファン１１１と、蒸発器６０の空気流れ下流側に配置され、冷却された後の空調空気の温度を検出する冷却後空気温度センサ１１２とを有している。冷却後空気温度センサ１１２は、後述するＥＣＵ１００に冷却後空気温度信号を出力するようになっている。

アキュムレータ７０は、蒸発器６０から流出した冷媒を気液分離し、気相冷媒を圧縮機３０に吸入させるようになっている。またアキュムレータ７０は、冷凍サイクル１１中の余剰冷媒を蓄える働きをする。

また冷凍サイクル１１には、放熱器４０を通過した後の高温高圧の冷媒とアキュムレータ７０を通過した後の低温低圧の冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器８０がさらに設けられている。

制御装置１２は、冷凍サイクル１１のうち圧縮機３０と放熱器４０との間に設けられた圧力センサ１２０を有している。圧力センサ１２０は、冷凍サイクル１１内の冷媒の高圧側（圧縮機３０の吐出側）の圧力を検出するようになっている。

図２は、制御装置１２のＥＣＵ１００と圧力センサ１２０の概略構成を示す模式図である。図３は、本実施形態における制御装置１２のＥＣＵ１００と圧力センサ１２０の圧力制御に関する機能構成を示すブロック図である。図２及び図３に示すように、制御装置１２の圧力センサ１２０とＥＣＵ１００との間は、電源電圧を供給する電源配線１３０と、グランド（ＧＮＤ）電位に接地されるＧＮＤ配線１３１と、圧力信号を伝送する信号配線１３２とを有する３本のハーネスを介して接続されている。

圧力センサ１２０は、圧力検出部１２１、センサ制御部１２２、基準信号生成部１２３及び信号出力部１２４を有している。また圧力センサ１２０は、電源配線１３０に接続され、ＥＣＵ１００側から電源電圧が供給される電源端子１２７と、ＧＮＤ配線１３１に接続され、ＧＮＤ電位に接地されるＧＮＤ端子１２８と、信号配線１３２に接続され、圧力信号をＥＣＵ１００側に出力する信号端子１２９とを有している。

圧力検出部１２１は、例えば、冷媒の圧力に応じて変位するダイヤフラムと、ダイヤフラム上に形成された複数のピエゾ素子をブリッジ接続したブリッジ回路とを備えている。これにより圧力検出部１２１は、冷凍サイクル１１の高圧側圧力に応じた電圧信号をセンサ制御部１２２に出力するようになっている。

センサ制御部１２２は、圧力検出部１２１から出力された電圧信号と、後述する基準信号生成部１２３の基準圧力に相当する電圧信号のいずれかを選択的に信号出力部１２４に出力する。

基準信号生成部１２３は、センサ制御部１２２の指令により、予め設定されている冷凍サイクル１１の最高使用圧力（基準圧力）に対応する検出圧力信号に等しい基準圧力信号を生成するようになっている。信号出力部１２４は、センサ制御部１２２からの電圧信号を増幅し、出力信号仕様に変換して信号端子１２９からＥＣＵ１００に対し出力するようになっている。

ＥＣＵ１００は、電源配線１３０を介して圧力センサ１２０の電源端子１２７に接続される電源端子１０７と、ＧＮＤ配線１３１を介して圧力センサ１２０のＧＮＤ端子１２８に接続されるＧＮＤ端子１０８と、信号配線１３２を介して圧力センサ１２０の信号端子１２９に接続される信号端子１０９とを有している。またＥＣＵ１００は、Ａ／Ｄ変換部１０２、データ補正部１０３及び制御部１０４を有している。

Ａ／Ｄ変換部１０２は、信号配線１３２を介して圧力センサ１２０側から出力された検出圧力信号及び基準圧力信号をそれぞれ量子化してデジタルデータに変換し、検出圧力データ及び基準圧力データを生成するようになっている。検出圧力データ及び基準圧力データには、それぞれ検出圧力信号及び基準圧力信号に対し所定の量子化誤差が含まれている。

データ補正部１０３は、不図示のメモリに予め記憶されている冷凍サイクル１１の最高使用圧力の値と、Ａ／Ｄ変換部１０２で生成された基準圧力データとの対応関係に基づいて、検出圧力データを補正するようになっている。

制御部１０４は、データ補正部１０３で補正された検出圧力データや、冷却後空気温度センサ１１２から入力された冷却後空気温度信号に基づき、圧縮機３０の容量制御を行うようになっている。また制御部１０４は、補正された検出圧力データに基づき、冷凍サイクル１１の高圧側圧力が最高使用圧力を超えないように圧縮機３０の高圧保護制御（電磁クラッチ３２の切断）を行うようになっている。

次に、本実施形態の圧力制御装置の作動について説明する。図４は、制御装置１２の圧力センサ１２０の作動の一例を示すタイミングチャートである。図４（ａ）〜（ｃ）の横軸は時間を表している。図４（ａ）の縦軸はＥＣＵ１００側から圧力センサ１２０に供給される電源電圧を表し、図４（ｂ）の縦軸は圧力センサ１２０により検出される冷凍サイクル１１の高圧側圧力を表し、図４（ｃ）の縦軸は圧力センサ１２０からＥＣＵ１００に圧力信号として出力される出力電圧を表している。ここで、初期状態では空調装置１１０及び冷凍サイクル１１が停止状態にあるものとする。

図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、乗員の冷房要求を受けたＥＣＵ１００は、圧力センサ１２０に電源電圧Ｖｄを供給する（時間ｔ１）。圧力センサ１２０に電源電圧Ｖｄが供給されると、圧力センサ１２０の基準信号生成部１２３は、最高使用圧力Ｐｍａｘに対応する検出圧力信号（電圧Ｖｍａｘ）に等しい基準圧力信号を生成する。生成された基準圧力信号は、信号配線１３２を介してＥＣＵ１００に所定時間（時間ｔ１からｔ２の間）出力される。

基準圧力信号が入力されたＥＣＵ１００のＡ／Ｄ変換部１０２は、基準圧力信号をデジタルデータに変換し、基準圧力データを生成する。生成された基準圧力データは、データ補正部１０３に出力され、不図示のメモリに格納される。

圧力センサ１２０のセンサ制御部１２２は、時間ｔ２に基準圧力信号の出力を終了し、冷凍サイクル１１の高圧側圧力の検出及び検出圧力信号の出力を開始する。センサ制御部１２２は、圧力検出部１２１から入力した電圧信号に基づき検出圧力信号を生成し、ＥＣＵ１００に出力する。

ＥＣＵ１００は、時間ｔ２又はそれ以降に、電磁クラッチ３２を接続状態にする。これにより圧縮機３０は、エンジン２０から伝達される駆動力により起動する。その後ＥＣＵ１００は、冷凍サイクル１１の高圧側圧力に基づく圧縮機３０の容量制御を開始する。

ＥＣＵ１００のＡ／Ｄ変換部１０２は、圧力センサ１２０から入力された検出圧力信号をデジタルデータに変換し、検出圧力データを生成する。検出圧力データは、Ａ／Ｄ変換部１０２からデータ補正部１０３に出力される。データ補正部１０３は、冷凍サイクル１１の最高使用圧力の値及び基準圧力データをメモリから読み出し、最高使用圧力の値と基準圧力データとの対応関係に基づいて検出圧力データを補正する。補正された検出圧力データは、データ補正部１０３から制御部１０４に出力される。

ここで、検出圧力データの補正について一例を挙げて説明する。冷凍サイクル１１の最高使用圧力Ｐｍａｘを１５．０ＭＰａとし、圧力センサ１２０からＥＣＵ１００に出力される基準圧力信号の電圧値を４．０Ｖとし、ＥＣＵ１００のＡ／Ｄ変換部１０２で基準圧力信号（４．０Ｖ）に基づいて生成された基準圧力データの値を１４．０ＭＰａとする。このとき、Ａ／Ｄ変換部１０２で生成された検出圧力データの値が７．０ＭＰａであったとすると、データ補正部１０３は、最高使用圧力１５．０ＭＰａと基準圧力データの値である１４．０ＭＰａとの対応関係に基づき、検出圧力データの値を７．０ＭＰａから７．５（＝７．０×（１５．０／１４．０））ＭＰａに補正する。

制御部１０４は、冷凍サイクル１１の高圧側圧力が最高使用圧力Ｐｍａｘを超えないように、高圧側圧力が最高使用圧力Ｐｍａｘよりも若干低い圧力Ｐ１（例えば１４ＭＰａ）を超えたときに、圧縮機３０を停止させるように設定されている。したがって制御部１０４は、データ補正部１０３で補正された検出圧力データの値が圧力Ｐ１を超えたとき（時間ｔ３）に、電磁クラッチ３２を切断状態にして圧縮機３０を停止させる。

圧縮機３０が停止すると、圧力Ｐ１を超えた高圧側圧力は徐々に低下し始める。制御部１０４は、データ補正部１０３で補正された検出圧力データの値が低下して圧力Ｐ１以下になったら（時間ｔ４）、電磁クラッチ３２を接続状態にして圧縮機３０を再び起動させる。

以上説明したように本実施形態では、予め設定された基準圧力の値と、圧力センサ１２０から出力された基準圧力信号に対する量子化誤差が含まれる基準圧力データとの対応関係に基づいて、検出圧力データが補正されるようになっている。これにより、検出圧力データに含まれるＡ／Ｄ変換部１０２での量子化誤差の影響を低減することができる。補正された検出圧力データに基づいて圧縮機３０を制御することによって、ＥＣＵ１００内部での量子化誤差の影響を低減できるため、冷凍サイクル１１の実質的な使用可能圧力範囲が拡大する。したがって、高圧保護による圧縮機３０の停止や容量最小化の頻度を低減でき、最高使用圧力が比較的低く設定された冷凍サイクル１１でも高い冷房能力が得られる。

また本実施形態では、冷凍サイクル１１の最高使用圧力が基準圧力として用いられている。したがって、冷凍サイクル１１の最高使用圧力近傍での量子化誤差を特に低減できるため、圧縮機３０の高圧保護制御をより確実に行うことができる。

また本実施形態では、圧力センサ１２０を交換したとしても、交換後の圧力センサ１２０の基準圧力の値をＥＣＵ１００に設定すれば、交換前と同様にＥＣＵ１００内部での量子化誤差を低減できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５乃至図７を用いて説明する。図５は、本実施形態における制御装置１３のＥＣＵ１０５と圧力センサ１２５の概略構成を示す模式図である。図６は、制御装置１３のＥＣＵ１０５と圧力センサ１２５の圧力制御に関する機能構成を示すブロック図である。本実施形態では、圧力センサ１２５のセンサ制御部１２２は、冷凍サイクル１１の高圧側圧力が所定の閾値圧力を超えたときに、異常高圧信号を出力するようになっている。図５及び図６に示すように、制御装置１３の圧力センサ１２５とＥＣＵ１０５との間は、電源電圧を供給する電源配線１３０と、ＧＮＤ電位に接地されるＧＮＤ配線１３１と、検出圧力信号を伝送する信号配線１３２と、異常高圧信号を伝送する信号配線１３３とを有する４本のハーネスを介して接続されている。

圧力センサ１２５は、圧力検出部１２１とセンサ制御部１２２とを有している。センサ制御部１２２は、圧力検出部１２１から出力された電圧信号に基づいて検出圧力信号を生成するとともに、冷凍サイクル１１の高圧側圧力が所定の閾値圧力を超えたときに、異常高圧信号を出力するようになっている。また圧力センサ１２５は、電源配線１３０に接続される電源端子１２７と、ＧＮＤ配線１３１に接続されるＧＮＤ端子１２８と、信号配線１３２に接続され、検出圧力信号をＥＣＵ１０５側に出力する信号端子１２９と、信号配線１３３に接続され、異常高圧信号をＥＣＵ１０５側に出力する信号端子１２６とを有している。

ＥＣＵ１０５は、電源配線１３０を介して圧力センサ１２５の電源端子１２７に接続される電源端子１０７と、ＧＮＤ配線１３１を介して圧力センサ１２５のＧＮＤ端子１２８に接続されるＧＮＤ端子１０８と、信号配線１３２を介して圧力センサ１２５の信号端子１２９に接続される信号端子１０９と、信号配線１３３を介して圧力センサ１２５の信号端子１２６に接続される信号端子１０６とを有している。またＥＣＵ１０５は、Ａ／Ｄ変換部１０２と制御部１０４とを有している。

Ａ／Ｄ変換部１０２は、信号配線１３２を介して圧力センサ１２５側から出力された検出圧力信号を量子化してデジタルデータに変換し、検出圧力データを生成するようになっている。制御部１０４は、Ａ／Ｄ変換部１０２で生成された検出圧力データや、冷却後空気温度センサ１１２からの冷却後空気温度信号に基づき、圧縮機３０の容量制御を行うようになっている。また制御部１０４は、圧力センサ１２５側から出力された異常高圧信号に基づき、圧縮機３０の高圧保護制御を行うようになっている。

次に、本実施形態の圧力制御装置の作動について説明する。図７は、制御装置１３の圧力センサ１２５の作動の一例を示すタイミングチャートである。図７（ａ）〜（ｄ）の横軸は時間を表している。図７（ａ）の縦軸はＥＣＵ１０５側から圧力センサ１２５に供給される電源電圧を表し、図７（ｂ）の縦軸は圧力センサ１２５により検出される冷凍サイクル１１の高圧側圧力を表している。図７（ｃ）の縦軸は圧力センサ１２５からＥＣＵ１０５に検出圧力信号として出力される出力電圧を表し、図７（ｄ）の縦軸は圧力センサ１２５からＥＣＵ１０５への異常高圧信号の出力状態（ＯＮ／ＯＦＦ）を表している。

図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、乗員の冷房要求を受けたＥＣＵ１０５は、圧力センサ１２５に電源電圧Ｖｄを供給する（時間ｔ１１）。圧力センサ１２５に電源電圧Ｖｄが供給されると、センサ制御部１２２は、圧力検出部１２１から入力した電圧信号に基づき検出圧力信号を生成し、ＥＣＵ１０５に出力する。

ＥＣＵ１０５は、時間ｔ１１又はそれ以降に、電磁クラッチ３２を接続状態にして圧縮機３０を起動させる。ＥＣＵ１０５のＡ／Ｄ変換部１０２は、圧力センサ１２５から入力された検出圧力信号をデジタルデータに変換し、検出圧力データを生成する。制御部１０４は、Ａ／Ｄ変換部１０２で生成された検出圧力データに基づいて、圧縮機３０の容量制御を行う。

圧力センサ１２５のセンサ制御部１２２は、高圧側圧力が所定の閾値圧力Ｐ１を超えたとき（時間ｔ１２）に、異常高圧信号をＥＣＵ１０５に出力する。異常高圧信号を入力した制御部１０４は、電磁クラッチ３２を切断状態にして圧縮機３０を停止させる。

圧縮機３０が停止すると、圧力Ｐ１を超えた高圧側圧力は徐々に低下し始める。センサ制御部１２２は、高圧側圧力が圧力Ｐ１以下になったら（時間ｔ１３）、異常高圧信号の出力を停止する。

異常高圧信号の入力が停止したＥＣＵ１０５の制御部１０４は、電磁クラッチ３２を接続状態にして圧縮機３０を再び起動させる。その後制御部１０４は、検出圧力データに基づいて再び圧縮機３０の容量制御を行う。

本実施形態では、圧縮機３０の高圧保護制御の判断を圧力センサ１２５側で行うようになっている。したがって、ＥＣＵ１０５内部での量子化誤差の影響を考慮する必要がないため、冷凍サイクル１１の実質的な使用可能圧力範囲が拡大する。したがって、高圧保護による圧縮機３０の停止や容量最小化の頻度を低減でき、最高使用圧力が低く設定された冷凍サイクル１１でも高い冷房能力が得られる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図８乃至図１０を用いて説明する。図８は、本実施形態における制御装置１４のＥＣＵ１４０と圧力センサ１５０の圧力制御に関する機能構成を示すブロック図である。図８に示すように、制御装置１４の圧力センサ１５０とＥＣＵ１４０との間は、電源電圧を供給する電源配線１３０と、ＧＮＤ電位に接地されるＧＮＤ配線１３１と、検出圧力信号又は異常高圧信号を選択的に出力する信号配線１３２とを有する３本のハーネスを介して接続されている。

圧力センサ１５０は、圧力検出部１２１とセンサ制御部１２２とを有している。センサ制御部１２２は、圧力検出部１２１から出力された電圧信号に基づいて検出圧力信号を生成するとともに、冷凍サイクル１１の高圧側圧力が所定の閾値圧力を超えたとき、検出圧力信号に代えて異常高圧信号を生成、出力するようになっている。異常高圧信号は、閾値圧力に対応する検出圧力信号よりも十分に高い電圧レベルに生成される。

また圧力センサ１５０は、電源配線１３０に接続される電源端子１２７と、ＧＮＤ配線１３１に接続されるＧＮＤ端子１２８と、信号配線１３２に接続され、検出圧力信号及び異常高圧信号をＥＣＵ１４０側に出力する信号端子１２９とを有している。

ＥＣＵ１４０は、電源配線１３０に接続される電源端子１０７と、ＧＮＤ配線１３１に接続されるＧＮＤ端子１０８と、信号配線１３２に接続される信号端子１０９とを有している。またＥＣＵ１４０は、Ａ／Ｄ変換部１０２と制御部１０４とを有している。

Ａ／Ｄ変換部１０２は、信号配線１３２を介して圧力センサ１５０側から出力された検出圧力信号及び異常高圧信号を量子化してデジタルデータに変換し、圧力データを生成するようになっている。

制御部１０４は、Ａ／Ｄ変換部１０２で生成された圧力データや、冷却後空気温度センサ１１２からの冷却後空気温度信号に基づき、圧縮機３０の容量制御を行う。ここで、圧力センサ１５０から入力される異常高圧信号の電圧レベルは検出圧力信号の電圧レベルよりも十分に高いため、制御部１０４は、圧力データの値から検出圧力信号と異常高圧信号とを識別できるようになっている。制御部１０４は、異常高圧信号が入力されたと判断したら、圧縮機３０の高圧保護制御を行う。

次に、本実施形態の圧力制御装置の作動について説明する。図９は、圧力制御装置１４の圧力センサ１５０の作動の一例を示すタイミングチャートである。図９（ａ）〜（ｃ）の横軸は時間を表している。図９（ａ）の縦軸はＥＣＵ１４０側から圧力センサ１５０に供給される電源電圧を表し、図９（ｂ）の縦軸は圧力センサ１５０により検出される冷凍サイクル１１の高圧側圧力を表し、図９（ｃ）の縦軸は圧力センサ１５０からＥＣＵ１４０に検出圧力信号又は異常高圧信号として出力される出力電圧を表している。

図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、乗員の冷房要求を受けたＥＣＵ１４０は、圧力センサ１５０に電源電圧Ｖｄを供給する（時間ｔ２１）。圧力センサ１５０に電源電圧Ｖｄが供給されると、センサ制御部１２２は、圧力検出部１２１から入力した電圧信号に基づき検出圧力信号を生成し、ＥＣＵ１４０に出力する。

ＥＣＵ１４０は、時間ｔ１又はそれ以降に、電磁クラッチ３２を接続状態にして圧縮機３０を起動させる。ＥＣＵ１４０のＡ／Ｄ変換部１０２は、圧力センサ１５０から入力された検出圧力信号をデジタルデータに変換し、圧力データを生成する。制御部１０４は、Ａ／Ｄ変換部１０２で生成された圧力データに基づいて、圧縮機３０の容量制御を行う。

圧力センサ１５０のセンサ制御部１２２は、高圧側圧力が所定の閾値圧力Ｐ１を超えたとき（時間ｔ２２）には、閾値圧力Ｐ１に対応する検出圧力信号の電圧レベルＶ１よりも高い一定の電圧レベルＶ２を有する異常高圧信号を生成し、検出圧力信号に代えて出力する。

制御部１０４は、異常高圧信号が入力されたと判断したら、電磁クラッチ３２を切断状態にして圧縮機３０を停止させる。

圧縮機３０が停止すると、圧力Ｐ１を超えた高圧側圧力は徐々に低下し始める。センサ制御部１２２は、高圧側圧力が圧力Ｐ１以下になったら（時間ｔ２３）、圧力検出部１２１から入力した電圧信号に基づき検出圧力信号を生成し、異常高圧信号に代えて出力する。

制御部１０４は、異常高圧信号の入力が停止したと判断したら、電磁クラッチ３２を接続状態にして圧縮機３０を再び起動させる。その後制御部１０４は、圧力データに基づいて再び圧縮機３０の容量制御を行う。

本実施形態では、圧縮機３０の高圧保護制御の判断を圧力センサ１５０側で行うようになっている。したがって、ＥＣＵ１４０内部での量子化誤差の影響を考慮する必要がないため、冷凍サイクル１１の実質的な使用可能圧力範囲が拡大する。したがって、高圧保護による圧縮機３０の停止や容量最小化の頻度を低減でき、最高使用圧力が低く設定された冷凍サイクル１１でも高い冷房能力が得られる。

図１０は、圧力センサ１５０の作動の他の例を示すタイミングチャートである。図１０（ａ）〜（ｃ）の横軸及び縦軸は図９（ａ）〜（ｃ）とそれぞれ同様である。図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、異常高圧信号は、検出圧力に対応する検出圧力信号の電圧レベルに対して所定の加算電圧Ｖ３（＝Ｖ２−Ｖ１）を加算することにより生成されている。本例においても、異常高圧信号の電圧レベルは検出圧力信号の電圧レベルよりも十分に高いため、制御部１０４は、圧力データの値から検出圧力信号と異常高圧信号とを識別できるようになっている。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、基準圧力として最高使用圧力Ｐｍａｘが用いられているが、圧縮機３０を停止させる圧力Ｐ１やその他の圧力を基準圧力として用いてもよい。

また上記実施形態では、圧力センサ１２０を圧縮機３０と放熱器４０の間に設けているが、圧力センサ１２０は圧縮機３０の出口から膨張弁５０の入口までの間に設ければよい。

さらに上記実施形態では、内部熱交換器８０を備えた冷凍サイクル装置１０を例に挙げたが、内部熱交換器８０を備えない冷凍サイクル装置にも適用できる。

第１実施形態における冷凍サイクルの圧力制御装置を含む冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。 第１実施形態における制御装置のＥＣＵと圧力センサの概略構成を示す模式図である。 第１実施形態における制御装置のＥＣＵと圧力センサの圧力制御に関する機能構成を示すブロック図である。 第１実施形態における圧力制御装置の作動の一例を示すタイミングチャートである。 第２実施形態における制御装置のＥＣＵと圧力センサの概略構成を示す模式図である。 第２実施形態における制御装置のＥＣＵと圧力センサの圧力制御に関する機能構成を示すブロック図である。 第２実施形態における圧力制御装置の作動の一例を示すタイミングチャートである。 第３実施形態における制御装置のＥＣＵと圧力センサの圧力制御に関する機能構成を示すブロック図である。 第３実施形態における圧力制御装置の作動の一例を示すタイミングチャートである。 第３実施形態における圧力制御装置の作動の他の例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０ 冷凍サイクル装置
１１ 冷凍サイクル
１２、１３、１４ 制御装置
３０ 圧縮機
１００、１０５、１４０ ＥＣＵ
１０２ Ａ／Ｄ変換部
１０３ データ補正部
１０４ 制御部
１２０、１２５、１５０ 圧力センサ
１２６、１２９ 信号端子（出力部）

Claims (8)

1. 冷媒を超臨界状態に圧縮する圧縮機（３０）を備えた冷凍サイクル（１１）の高圧側圧力を検出して検出圧力信号を出力するとともに、所定の基準圧力に対応する基準圧力信号を出力する圧力センサ（１２０）と、
   前記基準圧力信号を量子化して基準圧力データを生成するとともに前記検出圧力信号を量子化して検出圧力データを生成する変換部（１０２）と、
   前記基準圧力データと前記基準圧力との対応関係に基づき前記検出圧力データを補正するデータ補正部（１０３）と、
   補正された前記検出圧力データに基づいて前記圧縮機（３０）を制御する制御部（１０４）と
   を有することを特徴とする冷凍サイクルの圧力制御装置。
2. 前記圧力センサ（１２０）は、前記検出圧力信号又は前記基準圧力信号のいずれかを選択的に出力する出力部（１２９）を備え、
   前記出力部（１２９）は、前記圧縮機（３０）が停止している間に前記基準圧力信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクルの圧力制御装置。
3. 前記基準圧力は、前記冷凍サイクル（１１）の最高使用圧力に等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷凍サイクルの圧力制御装置。
4. 冷媒を超臨界状態に圧縮する圧縮機（３０）を備えた冷凍サイクル（１１）の高圧側圧力を検出して検出圧力信号を出力するとともに、前記高圧側圧力が所定の閾値圧力を上回ったときに異常高圧信号を出力する圧力センサ（１２５）と、
   前記検出圧力信号に基づいて前記圧縮機（３０）を制御するとともに、前記異常高圧信号に基づいて前記圧縮機（３０）を停止させる制御部（１０５）と
   を有することを特徴とする冷凍サイクルの圧力制御装置。
5. 前記圧力センサ（１２５）は、前記検出圧力信号を出力する第１の出力部（１２９）と、前記異常高圧信号を出力する第２の出力部（１２６）とを備えていることを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクルの圧力制御装置。
6. 前記圧力センサ（１５０）は、前記検出圧力信号又は前記基準圧力信号のいずれかを選択的に出力する出力部（１２９）を備え、
   前記出力部（１２９）は、前記高圧側圧力が前記閾値圧力を上回ったときに、前記検出圧力信号に代えて前記異常高圧信号を出力することを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクルの圧力制御装置。
7. 前記異常高圧信号は、前記検出圧力信号の信号レベルと所定の基準信号レベルとを加算して生成されることを特徴とする請求項６に記載の冷凍サイクルの圧力制御装置。
8. 前記異常高圧信号は、前記閾値圧力に対応する前記検出圧力信号よりも高い信号レベルを有することを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の冷凍サイクルの圧力制御装置。

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