JP3063575B2 - 冷凍サイクル制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機、凝縮器、電気
式減圧装置、および蒸発器にて構成される冷凍サイクル
の電気式減圧装置を制御することによって、凝縮器内の
液冷媒の過冷却度を所定の目標過冷却度に制御する冷凍
サイクル制御装置に関する。また本発明は、上記過冷却
度を算出する過冷却度算出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平３−１７０７５３号公報には、冷
凍サイクルの凝縮器として機能する熱交換器の中央の冷
媒配管上に第１の温度センサを設けて、このセンサにて
乾き度０の飽和液冷媒の温度を検出し、さらに上記凝縮
器の出口の冷媒配管上に第２の温度センサを設けて、こ
のセンサにて過冷却液冷媒の温度を検出し、これらの温
度差から、この凝縮器内の凝縮液冷媒の過冷却度を算出
し、この算出過冷却度が所定の一定範囲内の値となるよ
うに電子膨張弁開度を制御する空調装置が開示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的にい
って温度センサは応答性が悪い。従って上記従来技術の
ように、乾き度０の飽和液冷媒の温度を上記第１温度セ
ンサで検出する場合、特に空調装置起動直後のように、
過冷却度の変化割合が大きいときには、乾き度０の飽和
液冷媒の検出誤差が大きくなる。従って、過冷却度の算
出誤差も大きくなり、ひいては電子膨張弁開度の制御性
が悪くなって適正な過冷却度制御を行えなくなる。

【０００４】そこで本発明者は、この問題について検討
していった結果、温度センサよりも応答性の良い圧力
センサの値を用いて、乾き度０の飽和液冷媒温度を算出
すれば、この算出誤差が小さくなる。従って、この算
出誤差の小さい乾き度０の飽和液冷媒温度と凝縮器の出
口冷媒温度とに基づいて、過冷却度を算出することによ
って、過冷却度の算出誤差も小さくなる。ということを
着想し、これについてさらに検討を繰り返した。

【０００５】その結果、まず上記については、もとも
と高圧保護のために圧縮機の吐出側に配設された吐出圧
センサにて、この吐出側部位における冷媒吐出圧力を検
出し、この吐出圧力から乾き度０の飽和液冷媒温度を算
出するようにすれば、わざわざ別個のセンサを設けるこ
となく乾き度０の飽和液冷媒温度を算出できるという着
想に至った。

【０００６】しかしながらこの場合、実際には、上記吐
出圧センサの配設位置から凝縮器の出口部位までに冷媒
圧力損失があるため、この圧力損失分がそのまま、上記
乾き度０の飽和液冷媒温度の算出誤差として現れてしま
うという、新たな問題が生じることに気がついた。そこ
で本発明は上記問題に鑑み、圧縮機の吐出側に設けられ
た吐出圧力検出手段の値に基づいて、乾き度０の飽和液
冷媒温度を算出するにあたって、この算出飽和液冷媒温
度を、上記吐出圧力検出手段の配設位置から凝縮器の出
口部位までの冷媒圧力損失分に応じて補正することによ
って、乾き度０の飽和液冷媒温度を応答性良くかつ極力
正確に算出することを第１の目的とする。

【０００７】また上記については、凝縮器の出口冷媒
温度を検出する出口温度センサの雰囲気温度によって、
この出口温度センサが検出する出口冷媒温度と、実際の
出口冷媒温度とに差が生じるという問題、つまり、上記
出口温度センサの周囲が例えば外気にされされている場
合は、この外気温度が低い程、出口温度センサの検出値
は実際の温度よりも低くなるという問題、が生じること
に気がついた。

【０００８】そこで本発明はこの問題に鑑み、凝縮器の
出口冷媒温度を検出する手段の雰囲気温度に応じて、こ
の検出手段の検出値を補正することによって、上記出口
冷媒温度の検出誤差を小さくし、ひいては過冷却度の算
出誤差も小さくすることを第２の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、請求項１記載の発明では、冷媒を圧縮する圧縮
機（２１）、この圧縮機（２１）からの冷媒を凝縮させ
る凝縮器（１２、２２）、この凝縮器（１２、２２）か
らの冷媒を減圧する電気式減圧装置（２３、２４）、お
よびこの電気式減圧装置（２３、２４）からの冷媒を蒸
発させる蒸発器（１１、２２）を備える冷凍サイクル
（２０）と、前記凝縮器（１２、２２）における凝縮液
冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度となるように前記
電気式減圧装置（２３、２４）を制御する制御装置（４
０）とを備える冷凍サイクル制御装置において、前記圧
縮機（２１）の吐出側部位に配設され、この吐出側部位
における冷媒圧力を検出する吐出圧力検出手段（４３）
と、前記凝縮器（１２、２２）の出口側部位に配設さ
れ、この出口側部位における出口冷媒温度を検出する出
口温度検出手段（４４、４５）と、前記吐出圧力検出手
段（４３）の配設位置から前記出口温度検出手段（４
４、４５）の配設位置までにおける冷媒の圧損に関連す
る物理量を検出する圧損物理量検出手段（４６、４４）
とを備え、前記制御装置（４０）は、前記圧損物理量検
出手段（４６、４４）が検出した物理量に基づいて、前
記吐出圧力検出手段（４３）の配設位置から前記出口温
度検出手段（４４、４５）の配設位置までにおける冷媒
の圧損を算出する圧損算出手段（ステップ２２１、３６
１）と、この圧損算出手段（ステップ２２１、３６１）
が算出した圧損と、前記吐出圧力検出手段（４３）が検
出した吐出圧力とに基づいて、前記凝縮器の出口側部位
における出口冷媒圧力を算出する出口圧力算出手段（ス
テップ２２２、３６２）と、この出口圧力算出手段（ス
テップ２２２、３６２）が算出した出口冷媒圧力に基づ
いて、前記凝縮器（１２、２２）内の乾き度０の飽和液
冷媒の温度を算出する飽和液冷媒温度算出手段（ステッ
プ２２３、３６３）と、この飽和液冷媒温度算出手段
（ステップ２２３、３６３）が算出した乾き度０の飽和
液冷媒温度と、前記出口温度検出手段（４４、４５）が
検出した出口冷媒温度とに基づいて、前記過冷却度を算
出する過冷却度算出手段（ステップ２２６、３６６）
と、この過冷却度算出手段（ステップ２２６、３６６）
が算出した過冷却度が前記目標過冷却度となるように前
記電気式減圧装置（２３、２４）を制御する過冷却度制
御手段（ステップ２６０、４００）とを備える冷凍サイ
クル制御装置を特徴とする。

【００１０】また請求項２記載の発明では、請求項１記
載の冷凍サイクル制御装置において、前記圧損物理量検
出手段（４６、４４）は、前記圧縮機（２１）の回転数
を検出する回転数検出手段であることを特徴とする。ま
た請求項３記載の発明では、請求項２記載の冷凍サイク
ル制御装置において、前記圧損算出手段（ステップ２２
１、３６１）は、前記圧縮機回転数検出手段が検出した
圧縮機回転数が高くなるに応じて、前記圧損を大きな値
として算出するように構成されたことを特徴とする。

【００１１】また請求項４記載の発明では、請求項１な
いし３いずれか１つ記載の冷凍サイクル制御装置におい
て、前記圧損物理量検出手段（４６、４４）は、前記冷
凍サイクル（２０）の低圧側冷媒の温度または圧力に関
連する物理量を検出する低圧側冷媒物理量検出手段（４
６、４４）であることを特徴とする。

【００１２】また請求項５記載の発明では、請求項４記
載の冷凍サイクル制御装置において、前記低圧側冷媒物
理量検出手段（４６、４４）は、前記低圧側冷媒の冷媒
温度を検出する低圧冷媒温度検出手段（４６、４４）で
あることを特徴とする。また請求項６記載の発明では、
請求項４または５記載の冷凍サイクル制御装置におい
て、前記圧損算出手段（ステップ２２１、３６１）は、
前記低圧側冷媒物理量検出手段（４６、４４）が検出し
た前記低圧側冷媒の温度または圧力が高くなるに応じ
て、前記圧損を大きな値として算出するように構成され
たことを特徴とする。

【００１３】また請求項７記載の発明では、請求項１な
いし６いずれか１つ記載の冷凍サイクル制御装置におい
て、前記出口温度検出手段（４４、４５）の雰囲気温度
を検出する雰囲気温度検出手段（４１）と、この雰囲気
温度検出手段（４１）が検出した雰囲気温度と、前記出
口温度検出手段（４４、４５）が検出した出口冷媒温度
とに基づいて、補正出口冷媒温度を算出する補正出口温
度算出手段（ステップ２２４〜２２５、３６４〜３６
５）とを備え、前記過冷却度算出手段（ステップ２２
６、３６６）は、前記飽和液冷媒温度算出手段（ステッ
プ２２３、３６３）が算出した乾き度０の飽和液冷媒温
度と、前記補正出口温度算出手段（ステップ２２４〜２
２５、３６４〜３６５）が算出した補正出口冷媒温度と
に基づいて、前記過冷却度を算出するように構成された
ことを特徴とする。

【００１４】また請求項８記載の発明では、請求項７記
載の冷凍サイクル制御装置において、前記補正出口温度
算出手段（ステップ２２４〜２２５、３６４〜３６５）
は、前記雰囲気温度検出手段（４１）が検出した雰囲気
温度が低くなるに応じて、前記補正出口冷媒温度を高い
温度として算出するように構成されたことを特徴とす
る。

【００１５】また請求項９記載の発明では、請求項７ま
たは８記載の冷凍サイクル制御装置において、前記凝縮
器（２２）が室外に設けられ、前記雰囲気温度検出手段
（４１）は、外気温度を検出する外気温度検出手段（４
１）であることを特徴とする。

【００１６】また、上記第２の目的を達成するために、
請求項１０記載の発明では、冷媒を圧縮する圧縮機（２
１）、この圧縮機（２１）からの冷媒を凝縮させる凝縮
器（１２、２２）、この凝縮器（１２、２２）からの冷
媒を減圧する電気式減圧装置（２３、２４）、およびこ
の電気式減圧装置（２３、２４）からの冷媒を蒸発させ
る蒸発器（１１、２２）を有する冷凍サイクル（２０）
と、前記凝縮器（１２、２２）内の液冷媒の過冷却度が
所定の目標過冷却度となるように前記電気式減圧装置
（２３、２４）を制御する制御装置（４０）とを備える
冷凍サイクル制御装置において、前記圧縮機（２１）の
吐出側部位に配設され、この吐出側部位における冷媒圧
力を検出する吐出圧力検出手段（４３）と、前記凝縮器
（１２、２２）の出口側部位に配設され、この出口側部
位における出口冷媒温度を検出する出口温度検出手段
（４４、４５）と、この出口温度検出手段（４４、４
５）の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段（４
１）とを備え、前記制御装置（４０）は、前記吐出圧力
検出手段（４３）が検出した吐出圧力に基づいて、前記
凝縮器（１２、２２）内の乾き度０の飽和液冷媒温度を
算出する飽和液冷媒温度算出手段（ステップ２２３、３
６３）と、前記雰囲気温度検出手段（４１）が検出した
雰囲気温度と、前記出口温度検出手段（４４、４５）が
検出した出口冷媒温度とに基づいて、補正出口冷媒温度
を算出する補正出口温度算出手段（ステップ２２４〜２
２５、３６４〜３６５）と、前記飽和液冷媒温度算出手
段（ステップ２２３、３６３）が算出した乾き度０の飽
和液冷媒温度と、前記補正出口温度算出手段（ステップ
２２４〜２２５、３６４〜３６５）が算出した補正出口
冷媒温度とに基づいて、前記過冷却度を算出する過冷却
度算出手段（ステップ２２６、３６６）と、この過冷却
度算出手段（ステップ２２６、３６６）が算出した過冷
却度が前記目標過冷却度となるように前記電気式減圧装
置（２３、２４）を制御する過冷却度制御手段（ステッ
プ２６０、４００）とを備える冷凍サイクル制御装置を
特徴とする。

【００１７】また請求項１１記載の発明では、請求項１
０記載の冷凍サイクル制御装置において、前記補正出口
温度算出手段（ステップ２２４〜２２５、３６４〜３６
５）は、前記雰囲気温度検出手段（４１）が検出した雰
囲気温度が低くなるに応じて、前記補正出口冷媒温度を
高い温度として算出するように構成されたことを特徴と
する。

【００１８】また請求項１２記載の発明では、請求項１
０または１１記載の冷凍サイクル制御装置において、前
記凝縮器（２２）が室外に設けられ、前記雰囲気温度検
出手段（４１）は、外気温度を検出する外気温度検出手
段（４１）であることを特徴とする。

【００１９】また、上記第１の目的を達成するために、
請求項１３記載の発明では、冷媒を圧縮する圧縮機（２
１）、この圧縮機（２１）からの冷媒を凝縮させる凝縮
器（１２、２２）、この凝縮器（１２、２２）からの冷
媒を減圧する電気式減圧装置（２３、２４）、およびこ
の電気式減圧装置（２３、２４）からの冷媒を蒸発させ
る蒸発器（１１、２２）を備える冷凍サイクル（２０）
と、前記凝縮器（１２、２２）内の凝縮液冷媒の過冷却
度を算出する制御装置（４０）とを備える過冷却度算出
装置であって、前記圧縮機（２１）の吐出側部位に配設
され、この吐出側部位における冷媒圧力を検出する吐出
圧力検出手段（４３）と、前記凝縮器（１２、２２）の
出口側部位に配設され、この出口側部位における出口冷
媒温度を検出する出口温度検出手段（４４、４５）と、
前記吐出圧力検出手段（４３）の配設位置から前記出口
温度検出手段（４４、４５）の配設位置までにおける冷
媒の圧損に関連する物理量を検出する圧損物理量検出手
段（４６、４４）とを備え、前記制御装置（４０）は、
前記圧損物理量検出手段（４６、４４）が検出した物理
量に基づいて、前記吐出圧力検出手段（４３）の配設位
置から前記出口温度検出手段（４４、４５）の配設位置
までにおける冷媒の圧損を算出する圧損算出手段（ステ
ップ２２１、３６１）と、この圧損算出手段（ステップ
２２１、３６１）が算出した圧損と、前記吐出圧力検出
手段（４３）が検出した吐出圧力とに基づいて、前記凝
縮器（１２、２２）の出口側部位における出口冷媒圧力
を算出する出口圧力算出手段（ステップ２２２、３６
２）と、この出口圧力算出手段（ステップ２２２、３６
２）が算出した出口冷媒圧力に基づいて、前記凝縮器
（１２、２２）内の乾き度０の飽和液冷媒温度を算出す
る飽和液冷媒温度算出手段（ステップ２２３、３６３）
と、この飽和液冷媒温度算出手段（ステップ２２３、３
６３）が算出した乾き度０の飽和液冷媒温度と、前記出
口温度検出手段（４４、４５）が検出した出口冷媒温度
とに基づいて、前記過冷却度を算出する過冷却度算出手
段（ステップ２２６、３６６）とを備える過冷却度算出
装置を特徴とする。

【００２０】また、上記第２の目的を達成するために、
請求項１４記載の発明では、冷媒を圧縮する圧縮機（２
１）、この圧縮機（２１）からの冷媒を凝縮させる凝縮
器（１２、２２）、この凝縮器（１２、２２）からの冷
媒を減圧する電気式減圧装置（２３、２４）、およびこ
の電気式減圧装置（２３、２４）からの冷媒を蒸発させ
る蒸発器（１１、２２）を備える冷凍サイクル（２０）
と、前記凝縮器（１２、２２）内の凝縮液冷媒の過冷却
度を算出する制御装置（４０）とを備える過冷却度算出
装置であって、前記圧縮機（２１）の吐出側部位に配設
され、この吐出側部位における冷媒圧力を検出する吐出
圧力検出手段（４３）と、前記凝縮器（１２、２２）の
出口側部位に配設され、この出口側部位における出口冷
媒温度を検出する出口温度検出手段（４４、４５）と、
この出口温度検出手段（４４、４５）の雰囲気温度を検
出する雰囲気温度検出手段（４１）とを備え、前記制御
装置（４０）は、前記吐出圧力検出手段（４３）が検出
した吐出圧力に基づいて、前記凝縮器（１２、２２）内
の乾き度０の飽和液冷媒温度を算出する飽和液冷媒温度
算出手段（ステップ２２３、３６３）と、前記雰囲気温
度検出手段（４１）が検出した雰囲気温度と、前記出口
温度検出手段（４４、４５）が検出した出口冷媒温度と
に基づいて、補正出口冷媒温度を算出する補正出口温度
算出手段（ステップ２２４〜２２５、３６４〜３６５）
と、前記飽和液冷媒温度算出手段（ステップ２２３、３
６３）が算出した乾き度０の飽和液冷媒温度と、前記補
正出口温度算出手段（ステップ２２４〜２２５、３６４
〜３６５）が算出した補正出口冷媒温度とに基づいて、
前記過冷却度を算出する過冷却度算出手段（ステップ２
２６、３６６）とを備える過冷却度算出装置を特徴とす
る。

【００２１】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施例の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００２２】

【発明の作用効果】請求項１ないし９記載の発明による
と、圧縮機が駆動して冷媒を圧縮すると、この圧縮され
た冷媒は凝縮器内で凝縮し、さらに過冷却された後、電
気式減圧装置にて減圧される。そしてこの減圧された冷
媒は蒸発器にて蒸発した後、再び圧縮機に戻って圧縮さ
れる。

【００２３】そして、制御装置は、もともと高圧保護の
ために圧縮機の吐出側部位に配設された吐出圧力検出手
段の値に基づいて、圧縮機の吐出側部位における冷媒吐
出圧力を検出する。この吐出圧力は、図９のＡ点の圧力
（ここではＰ（Ａ）とする）である。ところで、凝縮器
の出口側部位における出口冷媒圧力は、吐出圧力検出手
段の配設位置から出口温度検出手段の配設位置までにお
ける冷媒の圧損を無視すれば、図９のＢ点の圧力（＝Ｐ
（Ａ））となるが、実際には圧損があるので、上記出口
冷媒圧力は図９のＣ点の圧力（ここではＰ（Ｃ）とす
る）となる。すなわち上記圧損は、Ｂ点の圧力とＣ点の
圧力との差（＝Ｐ（Ａ）−Ｐ（Ｃ））となる。

【００２４】従って本発明では、圧損算出手段が、圧損
物理量検出手段が検出した物理量に基づいて上記圧損
（Ｐ（Ａ）−Ｐ（Ｃ））を算出し、出口圧力算出手段
が、この算出圧損（Ｐ（Ａ）−Ｐ（Ｃ））と上記吐出冷
媒圧力Ｐ（Ａ）とに基づいて上記出口冷媒圧力Ｐ（Ｃ）
を算出する。そして飽和液冷媒温度算出手段が、この出
口冷媒圧力Ｐ（Ｃ）に基づいて、乾き度０の飽和液冷媒
温度、すなわち図９のＤ点の温度（ここではＴ（Ｄ）と
する）を算出する。

【００２５】そして、この乾き度０の飽和液冷媒温度Ｔ
（Ｄ）と、凝縮器の出口冷媒温度、すなわち図９のＣ点
の温度（ここではＴ（Ｃ）とする）とに基づいて過冷却
度（＝Ｔ（Ｄ）−Ｔ（Ｃ））を算出し、この算出過冷却
度（Ｔ（Ｄ）−Ｔ（Ｃ））が所定の目標過冷却度となる
ように電気式減圧装置を制御する。このように本発明で
は、上記乾き度０の飽和液冷媒温度Ｔ（Ｄ）を、温度検
出手段よりも応答性が良く、しかも高圧保護のためにも
ともと設けられている吐出圧力検出手段が検出した吐出
圧力Ｐ（Ａ）と、さらには上記圧損（Ｐ（Ａ）−Ｐ
（Ｃ））とに基づいて算出するので、温度検出手段か
ら求める場合に比べて応答性良く、わざわざ別個の検
出手段を設けることなく、精度良く算出することがで
きる。

【００２６】従って、上記算出飽和液冷媒温度Ｔ（Ｄ）
と上記出口冷媒温度Ｔ（Ｃ）とに基づいて算出される過
冷却度の算出誤差も小さくすることができ、ひいては電
気式減圧装置の制御性を良くして、適正な過冷却度制御
を行うことができる。特に請求項２ないし６記載の発明
は、上記圧損物理量検出手段の構成を具体化したもので
ある。

【００２７】このうち請求項２および３記載の発明は、
圧縮機の回転数が高くなるに応じて、冷凍サイクル内を
循環する冷媒流量が多くなって、冷凍サイクルの高圧側
を流れる冷媒流速が速くなり、ひいてはこの高圧側の圧
損が大きくなることに鑑み、上記圧損物理量検出手段
を、圧縮機の回転数を検出する回転数検出手段で構成し
ている。

【００２８】また請求項４ないし６記載の発明は、冷凍
サイクルの低圧側冷媒の温度または圧力が高くなるに応
じて、冷媒の比重量が大きくなって、冷凍サイクルの高
圧側を流れる冷媒重量流量が多くなり、ひいてはこの高
圧側の圧損が大きくなることに鑑み、上記圧損物理量検
出手段を、低圧側冷媒の温度または圧力に関連する物理
量を検出する手段で構成している。

【００２９】請求項７ないし９記載の発明では、上記乾
き度０の飽和液冷媒温度Ｔ（Ｄ）を、吐出圧力検出手段
が検出した吐出圧力Ｐ（Ａ）と上記圧損（＝Ｐ（Ａ）−
Ｐ（Ｃ））とに基づいて算出するのに加えて、さらに出
口温度検出手段が検出した出口冷媒温度Ｔ（Ｃ）を、雰
囲気温度検出手段の検出値に基づいて補正し、この補正
出口冷媒温度に基づいて過冷却度算出手段が過冷却度を
算出するので、上記〜の効果の他に、凝縮器出口側
部位における実際の出口冷媒温度と上記検出出口冷媒温
度との間に、上記雰囲気温度に応じて差が生じても、過
冷却度算出手段における算出においては、上記雰囲気温
度に関係なく正確な過冷却度を算出できる。

【００３０】また、請求項１０ないし１２記載の発明で
は、出口温度検出手段が検出した出口冷媒温度Ｔ（Ｃ）
を、雰囲気温度検出手段の検出値に基づいて補正し、こ
の補正出口冷媒温度に基づいて過冷却度算出手段が過冷
却度を算出するので、凝縮器出口側部位における実際の
出口冷媒温度と上記検出出口冷媒温度との間に、上記雰
囲気温度に応じて差が生じても、過冷却度算出手段にお
ける算出においては、上記雰囲気温度に関係なく正確な
過冷却度を算出できる。従って、過冷却度の算出誤差を
小さくし、電気式減圧装置の制御性を良くして、適正な
過冷却度制御を行うことができる。

【００３１】また、請求項１３および１４記載の発明の
ような過冷却度算出装置においても、上記乾き度０の飽
和液冷媒温度Ｔ（Ｄ）を圧損（＝Ｐ（Ａ）−Ｐ（Ｃ））
を考慮して算出したり、あるいは上記出口冷媒温度Ｔ
（Ｃ）を上記雰囲気温度を考慮して算出するので、これ
らの温度の算出誤差を小さくすることができ、ひいては
過冷却度の算出誤差も小さくすることができる。

【００３２】

【実施例】次に、本発明を電気自動車用空調装置として
用いた一実施例を図１〜１２に基づいて説明する。図１
の空調ユニット１における空調ダクト２は、車室内に空
気を導く空気通路を構成するもので、一端側に内外気切
換手段３および送風手段４が設けられ、他端側に車室内
へ通ずる複数の吹出口１４〜１６が形成されている。

【００３３】上記内外気切換手段３は、車室内の空気
（内気）を吸入する内気吸入口５と、車室外の空気（外
気）を吸入する外気吸入口６とが形成された内外気切換
箱内に、各吸入口５、６を選択的に開閉する内外気切換
ドア７が設けられ、この内外気切換ドア７がその駆動手
段（図示しない、例えばサーボモータ）によって駆動さ
れる構成である。

【００３４】上記送風手段４は、上記内気吸入口５また
は外気吸入口６から上記各吹出口１４〜１６に向かっ
て、空調ダクト２内に空気流を発生させるもので、具体
的には、スクロールケーシング８内に多翼ファン９が設
けられ、このファン９がその駆動手段であるブロワモー
タ１０によって駆動される構成である。また、ファン９
よりも空気下流側における空調ダクト２内には冷房用室
内熱交換器１１が設けられている。この冷房用室内熱交
換器１１は、冷凍サイクル２０の一部を構成する熱交換
器であり、後述する冷房運転モード時に、内部を流れる
冷媒の吸熱作用によって、空調ダクト２内の空気を除
湿、冷却する蒸発器として機能する。なお、後述する暖
房運転モード時にはこの冷房用室内熱交換器１１内には
冷媒は流れない。

【００３５】また、冷房用室内熱交換器１１よりも空気
下流側における空調ダクト２内には暖房用室内熱交換器
１２が設けられている。この暖房用室内熱交換器１２
は、冷凍サイクル２０の一部を構成する熱交換器であ
り、後述する暖房運転モード時に、内部を流れる冷媒の
放熱作用によって、空調ダクト２内の空気を加熱する凝
縮器として機能する。なお、後述する冷房運転モード時
にはこの暖房用室内熱交換器１２内には冷媒は流れな
い。

【００３６】また空調ダクト２内のうち、暖房用室内熱
交換器１２と隣接した位置には、ファン９から圧送され
てくる空気のうち、暖房用室内熱交換器１２を流れる量
とこれをバイパスする量とを調節するエアミックスドア
１３が設けられている。また上記各吹出口１４〜１６
は、具体的には、車両フロントガラスの内面に空調空気
を吹き出すデフロスタ吹出口１４と、車室内乗員の上半
身に向かって空調空気を吹き出すフェイス吹出口１５
と、車室内乗員の下半身に向かって空調空気を吹き出す
フット吹出口１６である。またこれらの吹出口の空気上
流側部位には、これらの吹出口を開閉するドア１７〜１
９が設けられている。

【００３７】ところで上記冷凍サイクル２０は、上記冷
房用室内熱交換器１１と暖房用室内熱交換器１２とで車
室内の冷房および暖房を行うヒートポンプ式冷凍サイク
ルで、これらの熱交換器１１、１２の他に、冷媒圧縮機
２１、室外熱交換器２２、冷房用膨張弁２３、暖房用膨
張弁２４、アキュムレータ２５、および冷媒の流れを切
り換える四方弁２６を備え、これらが冷媒配管２７で接
続された構成となっている。また、図中２８は電磁弁、
２９は室外ファンである。

【００３８】このうち上記室外熱交換器は、後述する冷
房運転モード時に凝縮器として機能する熱交換器であ
る。また上記冷媒圧縮機２１は、電動モータ３０によっ
て駆動されたときに冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う。こ
の電動モータ３０は、冷媒圧縮機２１と一体的に密封ケ
ース内に配置されており、インバータ３１に制御される
ことによって回転速度が連続的に可変する。またこのイ
ンバータ３１は、制御装置４０（図３）によって通電制
御される。

【００３９】また、上記冷房用膨張弁２３および暖房用
膨張弁２４はともに、制御装置４０（図３）によって通
電制御されることによって、その弁開度が可変する電気
式膨張弁である。これらの膨張弁２３、２４の弁開度に
対する冷媒流量の関係は図２に示す通りで、弁開度の増
加量に対する冷媒流量の増加量は、暖房用制御弁２４に
ついては、ＶH2からＳＴ１までは所定の傾きで増加し、
この弁開度ＳＴ１からＶH1までは、この傾きよりも大き
な傾きで増加する。また冷房用制御弁２３については、
ＶC2からＳＴ１までは所定の傾きで増加し、この弁開度
ＳＴ１からＶC1までは、この傾きよりも大きな傾きで増
加する。

【００４０】なお、上記上限値ＶH1は、暖房時における
車室内の最大負荷に応じて決められ、また下限値ＶH2
は、暖房時における車室内の最小負荷に応じて決められ
る。また上記上限値ＶC1は、冷房時における車室内の最
大負荷に応じて決められ、また下限値ＶC2は、冷房時に
おける車室内の最小負荷に応じて決められる。この制御
装置４０には、図３に示すように、外気温度を検出する
外気温センサ４１、暖房用室内熱交換器１２の吸込側
（具体的には冷房用室内熱交換器１１の吸込側）の空気
温度を検出する吸込温度センサ４２、圧縮機２１が吐出
した冷媒圧力を検出する吐出圧センサ４３、および室外
熱交換器２２を出た後の冷媒温度を検出する室外熱交換
器出口温センサ４４が入力される。

【００４１】さらに制御装置４０には、暖房用室内熱交
換器１２を出た後の冷媒温度を検出する室内熱交換器出
口温センサ４５、および冷房用室内熱交換器１１におけ
る空気冷却度合い（具体的にはこの熱交換器１１を通過
した直後の空気温度）を検出する蒸発器後センサ４６か
らの各信号が入力されるとともに、車室内前面に設けら
れたコントロールパネル５１の各レバー、スイッチから
の信号も入力される。

【００４２】この制御装置４０の内部には、図示しない
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコン
ピュータが設けられ、上記各センサ４１〜４６およびコ
ントロールパネル５１からの各信号は、ＥＣＵ内の図示
しない入力回路を経て、上記マイクロコンピュータへ入
力される。そしてこのマイクロコンピュータが後述する
所定の処理を実行し、その処理結果に基づいて、ブロワ
モータ１０、冷房用膨張弁２３、暖房用膨張弁２４、電
磁弁２８、室外ファン２９、インバータ３１を制御す
る。なお、制御装置４０は、自動車の図示しないキース
イッチがオンされたときに、図示しないバッテリーから
電源が供給される。

【００４３】ところで上記吐出圧センサ４３は、圧縮機
２１と四方弁２６との間の吐出配管に設置されている。
また上記室外熱交換器出口温センサ４４は、室外熱交換
器２２の出口配管の表面にクランプ等で密着固定された
上で、断熱材等で包まれて冷媒温度の検出誤差が小さく
なるようにされている。また上記室内熱交換器出口温セ
ンサ４５も同様に、暖房用室内熱交換器１２の出口配管
の表面にクランプ等で密着固定された上で、断熱材等で
包まれて冷媒温度の検出誤差が小さくなるようにされて
いる。

【００４４】また上記コントロールパネル５１は図４に
示すように、各吹出モードの設定を行う吹出モード設定
スイッチ５２、車室内へ吹き出される風量を設定する風
量設定スイッチ５３、内外気切換モードを設定する内外
気切換スイッチ５４、冷凍サイクル２０の運転モードを
設定する運転モード設定スイッチ５５、車室内への吹出
風温度を設定する温度設定レバー５６、電動モータ３０
での消費電力を節約するモードを設定する節電スイッチ
５７、および内外気切換モード、風量、運転モード、吹
出温度および吹出モードを自動で制御させるためのオー
トスイッチ５８が設けられている。

【００４５】上記運転モード設定スイッチ５５は、圧縮
機２１の運転を停止させる停止スイッチ５５ａ、冷凍サ
イクル２０の運転モードを冷房運転モードにする冷房ス
イッチ５５ｂ、および冷凍サイクル２０の運転モードを
暖房運転モードにする暖房スイッチ５５ｃ等から成る。
また上記温度設定レバー５６は、マニュアル時に車室内
乗員が車室内の目標吹出温度を設定するためのもので、
制御装置４０は、このレバー５６の設定位置に応じて、
冷房運転モード時には、冷房用室内熱交換器１１におけ
る空気冷却度合い（具体的にはこの熱交換器１１を通過
した直後の空気温度）の目標値を決定し、暖房運転モー
ド時には、暖房用室内熱交換器１２における空気加熱度
合い（圧縮機２１の吐出冷媒圧力）の目標値を決定す
る。

【００４６】そして制御装置４０は、冷房運転モード時
には、上記蒸発器後センサ４６の検出値が上記目標値と
なるように圧縮機２１の目標回転数を決定し、この目標
回転数に応じてインバータ３１を制御する。そして暖房
運転モード時には、上記吐出圧センサ４３の検出値が上
記目標値となるように圧縮機２１の目標回転数を決定
し、この目標回転数に応じてインバータ３１を制御す
る。なお、上記圧縮機２１の目標回転数（後述するＮc
）は、ＲＡＭの所定領域に格納される。

【００４７】ところで、車室内乗員が上記冷房スイッチ
５５ｂをオンしたときは、上記マイクロコンピュータが
圧縮機２１を運転させるとともに四方弁２６、電磁弁２
８を制御することによって、冷凍サイクル２０は冷房運
転モードとなる。このモードのときの冷媒の流れは、圧
縮機２１→室外熱交換器２２→冷房用膨張弁２３→冷房
用室内熱交換器１１→アキュムレータ２５→圧縮機２１
の順である。

【００４８】また、車室内乗員が上記暖房スイッチ５５
ｃをオンしたときは、上記マイクロコンピュータが圧縮
機２１を運転させるとともに四方弁２６、電磁弁２８を
制御することによって、冷凍サイクル２０は暖房運転モ
ードとなる。このモードのときの冷媒の流れは、圧縮機
２１→暖房用室内熱交換器１２→暖房用膨張弁２４→室
外熱交換器２２→電磁弁２８→アキュムレータ２５→圧
縮機２１の順である。

【００４９】次に、上記マイクロコンピュータが行う膨
張弁２３、２４の制御処理について、図５〜８を用いて
説明する。まず、キースイッチがオンされて制御装置４
０に電源が供給されると図５〜８のルーチンが起動さ
れ、最初のステップ１１０（図５）にて、後の処理で用
いるフラグｆ、タイマＴ１、Ｔ２等を全てリセットする
イニシャライズ処理を行う。そしてステップ１２０に
て、上記各センサ４１〜４６およびコントロールパネル
５１の各レバー、スイッチからの信号を読み込む。

【００５０】そして次にステップ１３０にて、運転モー
ド設定スイッチ５５からの信号に基づいて、冷凍サイク
ル２０の運転モードに変更があったか否かを判定する。
ここで変更があったと判定されたときは、ステップ１４
０にてフラグｆをリセットし、変更がない場合にはその
ままステップ１５０に進んで、暖房スイッチ５５ｃがオ
ンされているか否かをみることによって、暖房運転モー
ド中であるか否かを判定する。

【００５１】このステップ１５０にてＹＥＳと判定され
たときは、次のステップ１６０にて、冷房用膨張弁２３
の開度（以下、ＥＶＣという）を０にする。つまり全閉
にする。そしてステップ１７０にて、フラグｆがセット
されているか否かを判定することによって、後述するス
テップ１８０〜２００の処理を既に行ったか否かを判定
する。

【００５２】ここで、フラグｆがセットされている、す
わなちステップ１８０〜２００の処理を既に行ったと判
定されたときは、何もせずにそのままステップ２２０に
ジャンプし、まだ行っていないと判定されたときは、ス
テップ１８０〜２００にて、暖房用膨張弁２４の開度
（以下、ＥＶＨという）を予め設定された時間τ₁ だ
け、予め設定された上限値ＶH1に保持する。なお、上記
時間τ₁ は、空調装置起動初期に大きくなっている圧縮
機２１の負荷が、ある程度低減するまでの時間として設
定される。

【００５３】具体的には、まずステップ１８０にて上記
ＥＶＨを上記上限値ＶH1とする。そして次のステップ１
９０にてタイマＴ１をカウントアップし、次のステップ
２００にて、このタイマＴ１が上記時間τ₁ を越えたか
否かを判定する。ここで越えていないと判定されたとき
は再びステップ１９０に戻り、越えたと判定されたとき
は、ステップ２１０にてフラグｆをセットした後、ステ
ップ２２０に移る。

【００５４】ステップ２２０では、暖房用室内熱交換器
１２内の凝縮液冷媒の過冷却度ＳＣを算出する。以下、
このステップ２２０での詳細な処理内容について図７を
用いて説明する。まずステップ２２１では、ＲＡＭに格
納された圧縮機２１の目標回転数Ｎc およびステップ１
２０で読み込んだ室外熱交換器出口温センサ４４の検出
値Ｔosを、下記数式１に代入することによって、吐出圧
センサ４３の配設位置から室内熱交換器出口温センサ４
５の配設位置までにおける冷媒の圧損ΔＰc を算出す
る。

【００５５】なお、この圧損ΔＰc は、図９に示す冷凍
サイクル２０のモリエル線図におけるＢ点の冷媒圧力と
Ｃ点の冷媒圧力との差である。ここでＡ点の圧力は、吐
出圧センサ４３が検出する冷媒圧力であり、Ｂ点の圧力
は、上記圧損ΔＰc を無視した場合の室内熱交換器出口
温センサ４５の配設位置における冷媒圧力（＝Ａ点の圧
力）であり，Ｃ点の圧力は、上記ΔＰc を考慮した場合
の室内熱交換器出口温センサ４５の配設位置における冷
媒圧力である。

【００５６】

【数１】ΔＰc ＝Ａ×Ｎc ^m ×Ｔosⁿ なお、この数式１は実験によって得られた近似式であ
り、上記Ａ、ｍ、ｎはそれぞれ実験定数である。ところ
で上記数式１は、上記回転数Ｎc が高くなるに応じて圧
損ΔＰc が大きくなるように、換言すれば回転数Ｎc が
低くなるに応じて圧損ΔＰc が小さくなるように、ｍ＞
０としている。また、上記出口温Ｔosが高くなるに応じ
て圧損ΔＰc が大きくなるように、換言すれば出口温Ｔ
osが低くなるに応じて圧損ΔＰcが小さくなるように、
ｎ＞０としている。

【００５７】すなわち、圧縮機２１の回転数Ｎc が高く
なればそれだけ、冷凍サイクル２１内を循環する冷媒流
量が多くなって、冷凍サイクル２１の高圧側を流れる冷
媒流速が速くなり、ひいてはこの高圧側の圧損が大きく
なるので、本実施例では、この圧縮機回転数Ｎc が高く
なるに応じて圧損ΔＰc が大きくなるように、逆に回転
数Ｎc が低くなるに応じて圧損ΔＰc が小さくなるよう
にしている。

【００５８】また、出口温Ｔosが高くなれば、すなわち
冷凍サイクル２０の低圧側冷媒の圧力が高くなればそれ
だけ、冷媒の比重量が大きくなって、冷凍サイクル２１
の高圧側を流れる冷媒重量流量が多くなり、ひいてはこ
の高圧側の圧損が大きくなるので、本実施例では、この
出口温Ｔosが高くなるに応じて圧損ΔＰc が大きくなる
ように、逆に出口温Ｔosが低くなるに応じて圧損ΔＰc
が小さくなるようにしている。

【００５９】そして次のステップ２２２では、吐出圧セ
ンサ４３の検出値Ｐd 、すなわち図９のＡ点の圧力（＝
Ｂ点の圧力）および上記圧損ΔＰc を下記数式２に代入
することによって、室内熱交換器出口温センサ４５の配
設位置における出口冷媒圧力Ｐc （図９のＣ点の圧力）
を算出する。

【００６０】

【数２】Ｐc ＝Ｐd −ΔＰc 次のステップ２２３では、上記出口冷媒圧力Ｐc （Ｃ点
の圧力）に対応する、暖房用室内熱交換器１２内の乾き
度０の飽和液冷媒の温度Ｔc ′（Ｄ点の温度）を、ＲＯ
Ｍに記憶された図示しない冷媒圧力と乾き度０の飽和液
冷媒温度との関係を示すマップよりサーチすることによ
って算出する。

【００６１】すなわち、図９のＤ点からＣ点までの間で
は、冷媒は過冷却液の状態であり、このような液冷媒の
冷媒配管内での圧損は無視できるほど小さいので、Ｃ点
における冷媒圧力とＤ点における冷媒圧力は等しいとみ
なすことができる。故に本実施例では、このＣ点の算出
圧力からＴc ′を算出することによって、Ｄ点の圧力か
ら算出するべきＴc ′と同等としている。

【００６２】次のステップ２２４では、外気温センサ４
１の検出値Ｔamおよび室内熱交換器出口温センサ４５が
検出した出口冷媒温度Ｔcs（図９のＣ点の冷媒温度）を
下記数式３に代入することによって、この検出出口冷媒
温度Ｔcsと実際の出口冷媒温度との差を補正値ΔＴc と
して算出する。

【００６３】

【数３】ΔＴc ＝ａ×（Ｔcs−Ｔam） なお、この数式３は実験によって得られた近似式であ
り、ａは実験定数である。そして次のステップ２２５に
て、下記数式４に基づいて、上記ステップ２２４で算出
した補正値ΔＴc を上記検出出口冷媒温度Ｔcsに加える
ことによって、より正確な出口冷媒温度を補正出口冷媒
温度Ｔc として算出する。

【００６４】

【数４】Ｔc ＝Ｔcs＋ΔＴc ここで上記数式３は、外気温度Ｔamが低くなるに応じて
上記補正値ΔＴc が大きな値となるように、換言すれば
外気温度Ｔamが高くなるに応じて補正値ΔＴcが小さな
値となるように作られている。従って、上記数式４によ
って得られる補正出口冷媒温度Ｔc は、外気温度Ｔamが
低くなるに応じて、検出出口冷媒温度Ｔcsより大きな値
となり、外気温度Ｔamが高くなるに応じて、検出出口冷
媒温度Ｔcsにより近い温度となる。

【００６５】そして次のステップ２２６では、上記ステ
ップ２２３で算出した飽和液冷媒の温度Ｔc ′（Ｄ点の
温度）と、上記ステップ２２５で算出した補正出口冷媒
温度Ｔc （Ｃ点の温度）を、下記数式５に代入すること
によって、上記過冷却度ＳＣを算出する。

【００６６】

【数５】ＳＣ＝Ｔc ′−Ｔc そして次に、図５のステップ２３０では、過冷却度の目
標値（以下、ＳＣＯという）を、冷凍サイクル２０の効
率が最大となるように算出して、省電力となるようにす
る。具体的には、暖房用室内熱交換器１２における放熱
能力Ｑを最適としながら、冷凍サイクル２０の暖房ＣＯ
Ｐ（＝上記放熱能力Ｑ／圧縮機１２の動力Ｗ）を最大と
なるようにする。

【００６７】ここでのＳＣＯの算出は、上記ステップ１
２０で読み込んだ外気温センサ４１、吸込温度センサ４
２、風量設定スイッチ５３の各信号に基づいて、図１０
に示すように、外気温度が低くなるに応じて、また暖房
用室内熱交換器１２の吸込側空気温度が低くなるに応じ
て、またこの熱交換器１２を通過する風量が多くなるに
応じて、上記ＳＣＯを大きな値として算出する。

【００６８】すなわち、外気温度が低い冬場では、通
常、防曇のために外気導入モードとする。従ってこのと
きは、外気温度が低くなるに応じて、暖房用室内熱交換
器１２の吸込側空気温度が低くなる。つまり、この熱交
換器１２を通過する空気の温度が低くなる。このよう
に、熱交換器１２を通過する空気温度が低いということ
は、熱交換器１２内の冷媒の温度とこの通過空気温度と
の温度差が大きいということである。

【００６９】従って、ＳＣＯを大きな値として算出して
も、その結果上記動力Ｗがそれほど大きくならず、それ
以上に能力Ｑが大きくなるため、暖房ＣＯＰが大きくな
る。従って、上記のように外気温度または吸込温度が低
いときには、これらの温度が高いときに比べてＳＣＯを
大きな値として算出する。また、熱交換器１２を通過す
る風量が多くなるに応じて、高圧圧力は下がる。このよ
うに上記風量が多いときは、風量が少ないときに比べて
もともとの高圧圧力が低いので、ＳＣＯを大きな値とし
て算出して能力Ｑを上げたときに、上記動力Ｗがそれほ
ど大きくならないため、結果的に暖房ＣＯＰが大きくな
る。従って、熱交換器１２の通過風量が多くなるに応じ
て、ＳＣＯを大きな値として算出する。

【００７０】そしてステップ２４０では、上記ＳＣとＳ
ＣＯとの偏差ΔＳＣ（＝ＳＣ−ＳＣＯ）を算出する。そ
して次のステップ２５０にて、ＲＯＭに記憶された図１
１のマップから、上記偏差ΔＳＣに対応する暖房用膨張
弁２４の増減開度ΔＥＶＨを算出する。ここで、ΔＥＶ
Ｈに上限値ＥＶＨ１および下限値ＥＶＨ２が決められて
いるのは、ＳＣがハンチングしないようにするためであ
る。

【００７１】そしてステップ２６０にて、暖房用膨張弁
２４の開度を上記ΔＥＶＨだけ増加あるいは減少させ
る。その後、ステップ２７０にてタイマＴ２をカウント
アップし、次のステップ２８０にて、このタイマＴ２が
予め設定された時間τ₂ を越えたか否かを判定する。こ
こで越えていないと判定されたときは再びステップ２７
０に戻り、越えたと判定されたときはステップ１２０に
戻る。

【００７２】一方、上記ステップ１５０にてＮＯと判定
されたときは、図６のステップ２９０にジャンプし、冷
房スイッチ５５ｂがオンされているか否かをみることに
よって、冷房運転モード中であるか否かを判定する。こ
こでＮＯと判定されたとき、すなわち冷房スイッチ５５
ｂも暖房スイッチ５５ｃもオンされていないときは図５
のステップ１２０に戻り、ＹＥＳと判定されたときは次
のステップ３００にて、暖房用膨張弁２４の開度ＥＶＨ
を０にする。つまり全閉にする。

【００７３】そしてステップ３１０にて、フラグｆがセ
ットされているか否かを判定することによって、後述す
るステップ３２０〜３４０の処理を既に行ったか否かを
判定する。ここで、フラグｆがセットされている、すな
わちステップ３２０〜３４０の処理を既に行ったと判定
されたときは、何もせずにそのままステップ３６０にジ
ャンプし、まだ行っていないと判定されたときは、ステ
ップ３２０〜３４０にて、冷房用膨張弁２３の開度ＥＶ
Ｃを上記時間τ₁ だけ、上記上限値ＶC1に保持する。

【００７４】具体的には、まずステップ３２０にてＥＶ
Ｃを上記上限値ＶC1とする。そして次のステップ３３０
にてタイマＴ１をカウントアップし、次のステップ３４
０にて、このタイマＴ１が上記時間τ₁ を越えたか否か
を判定する。ここで越えていないと判定されたときは再
びステップ３３０に戻り、越えたと判定されたときは、
ステップ３５０にてフラグｆをセットした後、ステップ
３６０に移る。

【００７５】ステップ３６０では、室外熱交換器２２の
凝縮液冷媒の過冷却度ＳＣを算出する。以下、このステ
ップ３６０での詳細な処理内容について図８を用いて説
明する。まずステップ３６１では、ＲＡＭに格納された
上記圧縮機回転数Ｎc およびステップ１２０で読み込ん
だ蒸発器後センサ４６の検出値Ｔe を、下記数式６に代
入することによって、吐出圧センサ４３の配設位置から
室外熱交換器出口温センサ４４の配設位置までにおける
冷媒の圧損ΔＰo を算出する。ここで、この圧損ΔＰo
は、暖房運転モード時と同様、図９のＢ点の圧力とＣ点
の圧力との差となる。

【００７６】

【数６】ΔＰo ＝Ｂ×Ｎc ^k ×Ｔe ^l なお、この数式６は実験によって得られた近似式であ
り、上記Ｂ、ｋ、ｌはそれぞれ実験定数である。ところ
で上記数式６も、暖房運転モード時と同様、上記回転数
Ｎc が高くなるに応じて圧損ΔＰo が大きくなり、回転
数Ｎc が低くなるに応じて圧損ΔＰo が小さくなるよう
に、ｋ＞０としている。また、上記温度Ｔe が高くなる
に応じて圧損ΔＰo が大きくなり、温度Ｔe が低くなる
に応じて圧損ΔＰo が小さくなるように、ｌ＞０として
いる。その理由は暖房運転モード時と同じであるため、
説明は省略する。

【００７７】そして次のステップ３６２では、吐出圧セ
ンサ４３の検出値Ｐd および上記圧損ΔＰo を下記数式
７に代入することによって、室外熱交換器出口温センサ
４４の配設位置における出口冷媒圧力Ｐo （図９のＣ点
の圧力）を算出する。

【００７８】

【数７】Ｐo ＝Ｐd −ΔＰo 次のステップ３６３では、上記出口圧力Ｐo （Ｃ点の圧
力）に対応する、室外熱交換器２２内の乾き度０の飽和
液冷媒の温度Ｔo ′（Ｄ点の温度）を、ＲＯＭに記憶さ
れた図示しない冷媒圧力と乾き度０の飽和液冷媒温度と
の関係を示すマップよりサーチすることによって算出す
る。なお、この場合も暖房運転モード時と同様、Ｃ点に
おける冷媒圧力とＤ点における冷媒圧力は等しいとみな
すことができるので、本実施例ではこのＣ点の算出圧力
からＴc ′を算出することによって、Ｄ点の圧力から算
出するべきＴc ′と同等としている。

【００７９】次のステップ３６４では、外気温センサ４
１の検出値Ｔamおよび室外熱交換器出口温センサ４４が
検出した出口冷媒温度Ｔos（図９のＣ点の冷媒温度）を
下記数式８に代入することによって、この検出出口冷媒
温度Ｔosと実際の出口冷媒温度との差を補正値ΔＴo と
して算出する。

【００８０】

【数８】ΔＴo ＝ｂ×（Ｔos−Ｔam） なお、この数式８は実験によって得られた近似式であ
り、ｂは実験定数である。そして次のステップ３６５に
て、下記数式９に示すように、上記ステップ３６４で算
出した補正値ΔＴo を上記検出値Ｔosに加えることによ
って、より正確な出口冷媒温度を補正出口冷媒温度Ｔo
として算出する。

【００８１】

【数９】Ｔo ＝Ｔos＋ΔＴo ここで上記数式８および９も、暖房運転モード時と同様
の考え方に基づいて作られたものである。そして次のス
テップ３６６では、上記ステップ３６３で算出した飽和
液冷媒の温度Ｔo ′（Ｄ点の温度）と、上記ステップ３
６５で算出した補正出口冷媒温度Ｔo （Ｃ点の温度）
を、下記数式１０に代入することによって、上記過冷却
度ＳＣを算出する。

【００８２】

【数１０】ＳＣ＝Ｔo ′−Ｔo そして次に、図６のステップ３７０では、過冷却度の目
標値ＳＣＯを算出する。なお、このＳＣＯも、ステップ
２３０にて決定されるときと同じ考え方に基づいて決定
される。

【００８３】ここでのＳＣＯの算出は、図１２に示すよ
うに、外気温度が高くなるに応じて、また冷房用室内熱
交換器１１を通過する風量が多くなるに応じて、上記Ｓ
ＣＯを大きな値として算出する。すなわち、一般的に外
気温度が高い夏場では、外気温度が高くなるに応じて、
車室内を冷房するために圧縮機２１を働かせて冷房能力
を確保する。従ってこのときには高圧が高くなり、室外
熱交換器２２内の冷媒温度も高くなるので、結果的にこ
の冷媒温度と外気温度との温度差が大きくなる。

【００８４】従って、ＳＣＯを大きな値として算出して
も、その結果、圧縮機２１の動力Ｗがそれほど大きくな
らず、それ以上に能力Ｑが大きくなって冷房ＣＯＰが大
きくなる。従って、外気温度が高いときには、これらの
温度が低いときに比べてＳＣＯを大きな値として算出す
る。また、冷房用室内熱交換器１１を通過する風量が多
くなるに応じて、この熱交換器１１における吸熱量が多
くなり、室外熱交換器２２における放熱量も多くなるた
め、冷媒温度と外気温度との温度差が大きくなる。従っ
て、ＳＣＯを大きな値として算出しても、その結果上記
動力Ｗがそれほど大きくならず、それ以上に能力Ｑが大
きくなって冷房ＣＯＰが大きくなるので、この場合はＳ
ＣＯを大きな値として算出する。

【００８５】そしてステップ３８０では、上記ＳＣとＳ
ＣＯとの偏差ΔＳＣ（＝ＳＣ−ＳＣＯ）を算出する。そ
して次のステップ３９０にて、ＲＯＭに記憶された図１
３のマップから、上記偏差ΔＳＣに対応する冷房用膨張
弁２３の増減開度ΔＥＶＣを算出する。ここで、ΔＥＶ
Ｃに上限値ＥＶＣ１および下限値ＥＶＣ２が決められて
いるは、ＳＣがハンチングしないようにするためであ
る。

【００８６】そしてステップ４００にて、冷房用膨張弁
２３の開度を上記ΔＥＶＣだけ増加あるいは減少させ
る。その後、ステップ４１０にてタイマＴ２をカウント
アップし、次のステップ４２０にて、このタイマＴ２が
上記時間τ₂ を越えたか否かを判定する。ここで越えて
いないと判定されたときは再びステップ４１０に戻り、
越えたと判定されたときはステップ１２０に戻る。

【００８７】なお、上記各ステップは、それぞれの機能
を実現する手段を構成する。次に、上記マイクロコンピ
ュータの制御処理に基づく具体的作動を、暖房運転モー
ド時を例に図１４のタイミングチャートを用いて説明す
る。キースイッチおよび運転モード設定スイッチ５５を
オンして空調装置を起動してから上記時間τ₁ が経過す
るｔ₁ までの間は、暖房用膨張弁２４の弁開度ＥＶＨは
ＶH1に固定される。

【００８８】そして上記時間τ₁ が経過したｔ₁ の時点
で目標過冷却度ＳＣＯが算出されるわけだが、この図１
４の例の場合、ｔ₁ の時点での過冷却度ＳＣは上記ＳＣ
Ｏよりも小さく、ΔＳＣが負の値となるので、図１１か
らΔＥＶＨも負の値となる。そしてＥＶＨが徐々に小さ
くなり、ＳＣが徐々に増加する。そして、時間τ₂ 後の
ｔ₂ のときにＥＶＨは上記ΔＥＶＨだけ小さくなる。

【００８９】そしてこのｔ₂ の時点では、ステップ１７
０ではＹＥＳと判定されるので、新たにＳＣ、ＳＣＯ、
ΔＳＣ、ΔＥＶＨが順次算出され、ＥＶＨが徐々に小さ
くなてＳＣが徐々に大きくなる。そして、時間τ₂ 後の
ｔ₃ のときにＥＶＨは上記ΔＥＶＨだけ小さくなる。以
下同様に、ｔ₃ 、ｔ₄ 、ｔ₅ の各時点でその都度ＳＣ、
ＳＣＯ、ΔＳＣ、ΔＥＶＨが順次算出され、時間τ₂ を
かけてＥＶＨが上記ΔＥＶＨだけ変化する。

【００９０】以上説明したように本実施例では、凝縮器
内の乾き度０の飽和液冷媒の温度Ｔc ′（またはＴo
′）（図９のＤ点の温度）を、もともと高圧保護や吹
出温度制御のために用いられている吐出圧センサ４３の
検出値Ｐd と、吐出圧センサ４３の配設位置から出口温
センサ４５（または４４）の配設位置までにおける圧損
ΔＰc （またはΔＰo ）とに基づいて算出するので、
温度センサにて上記飽和液冷媒温度を求める場合に比べ
て応答性良く、わざわざ別個のセンサを設けることな
く、精度良く算出することができる。

【００９１】従って、上記飽和液冷媒温度Ｔc ′（また
はＴo ′）と、出口温センサ４５（または４４）の配設
位置における出口冷媒温度Ｔc （またはＴo ）との差か
ら算出される過冷却度ＳＣの算出誤差を小さくすること
ができるので、膨張弁２４（または２３）の制御性を良
くすることができ、適正な過冷却度制御を行うことがで
きる。

【００９２】さらに本実施例では、上記出口冷媒温度Ｔ
c （またはＴo ）を、出口温センサ４５（または４４）
が検出した温度Ｔcs（またはＴos）を外気温に応じて補
正することによって求めたので、出口冷媒温度をより正
確に求めることができる。従って、過冷却度ＳＣの算出
誤差をより小さくすることができ、膨張弁２４（または
２３）の制御性を良くすることができ、適正な過冷却度
制御を行うことができる。

【００９３】（変形例）上記実施例では、請求項４記載
の発明でいう低圧側冷媒物理量検出手段を、暖房運転モ
ード時は室外熱交換器出口温センサ４４、冷房運転モー
ド時は蒸発器後センサ４６といったように、そのとき蒸
発器として機能している熱交換器を流れる冷媒の温度に
関連する物理量を検出する手段で構成したが、この熱交
換器内を流れる冷媒の圧力を検出する手段で構成しても
良い。

【００９４】また上記実施例では、請求項２記載の発明
でいう回転数検出手段をＲＡＭで構成したが、圧縮機２
１の回転数を直接検出するセンサを設け、このセンサに
て上記回転数検出手段を構成しても良い。また上記実施
例では、ヒートポンプ式冷凍サイクルを用いて説明した
ものだが、クーラ単独またはヒータ単独の冷凍サイクル
としても良い。

【００９５】また上記実施例は、電気自動車用空調装置
について説明したものだが、エンジン駆動の車両用空調
装置としても適用できるし、室内用の空調装置にも適用
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例の全体構成図である。

【図２】上記実施例の膨張弁開度と冷媒流量との関係を
示す特性図である。

【図３】上記実施例の制御系のブロック図である。

【図４】上記実施例のコントロールパネルの正面図であ
る。

【図５】上記実施例の膨張弁の制御処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図６】上記実施例の膨張弁の制御処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図７】図５のステップ２２０の詳細を示すフローチャ
ートである。

【図８】図６のステップ３６０の詳細を示すフローチャ
ートである。

【図９】上記実施例の冷凍サイクルのモリエル線図であ
る。

【図１０】上記実施例の暖房運転モード時における各環
境要因と目標過冷却度ＳＣＯとの関係を示すマップであ
る。

【図１１】上記実施例の暖房運転モード時における偏差
ΔＳＣと暖房用膨張弁増減開度ΔＥＶＨとの関係を示す
マップである。

【図１２】上記実施例の冷房運転モード時における各環
境要因と目標過冷却度ＳＣＯとの関係を示すマップであ
る。

【図１３】上記実施例の冷房運転モード時における偏差
ΔＳＣと冷房用膨張弁増減開度ΔＥＶＨとの関係を示す
マップである。

【図１４】上記実施例の暖房運転モード時における膨張
弁開度ＥＶＨおよび過冷却度ＳＣのタイミングチャート
である。

【符号の説明】

１…空調ユニット、１１…冷房用室内熱交換器、１２…
暖房用室内熱交換器、２０…冷凍サイクル、２１…圧縮
機、２２…室外熱交換器、２３…冷房用膨張弁、２４…
暖房用膨張弁、４０…制御装置、４１…外気温センサ、
４２…吸込温度センサ、４３…吐出圧センサ、４４…室
外熱交換器出口温センサ、４５…室内熱交換器出口温セ
ンサ、４６…蒸発器後センサ。

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を圧縮する圧縮機、この圧縮機から
   の冷媒を凝縮させる凝縮器、この凝縮器からの冷媒を減
   圧する電気式減圧装置、およびこの電気式減圧装置から
   の冷媒を蒸発させる蒸発器を有する冷凍サイクルと、 前記凝縮器内の液冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度
   となるように前記電気式減圧装置を制御する制御装置と
   を備える冷凍サイクル制御装置において、 前記圧縮機の吐出側部位に配設され、この吐出側部位に
   おける冷媒圧力を検出する吐出圧力検出手段と、 前記凝縮器の出口側部位に配設され、この出口側部位に
   おける出口冷媒温度を検出する出口温度検出手段と、 前記吐出圧力検出手段の配設位置から前記出口温度検出
   手段の配設位置までにおける冷媒の圧損に関連する物理
   量を検出する圧損物理量検出手段とを備え、 前記制御装置は、 前記圧損物理量検出手段が検出した物理量に基づいて、
   前記吐出圧力検出手段の配設位置から前記出口温度検出
   手段の配設位置までにおける冷媒の圧損を算出する圧損
   算出手段と、 この圧損算出手段が算出した圧損と、前記吐出圧力検出
   手段が検出した吐出圧力とに基づいて、前記凝縮器の出
   口側部位における出口冷媒圧力を算出する出口圧力算出
   手段と、 この出口圧力算出手段が算出した出口冷媒圧力に基づい
   て、前記凝縮器内の乾き度0の飽和液冷媒の温度を算出
   する飽和液冷媒温度算出手段と、 この飽和液冷媒温度算出手段が算出した乾き度0の飽和
   液冷媒温度と、前記出口温度検出手段が検出した出口冷
   媒温度とに基づいて、前記過冷却度を算出する過冷却度
   算出手段と、 この過冷却度算出手段が算出した過冷却度が前記目標過
   冷却度となるように前記電気式減圧装置を制御する過冷
   却度制御手段とを備えることを特徴とする冷凍サイクル
   制御装置。
2. 【請求項２】 前記圧損物理量検出手段は、前記圧縮機
   の回転数を検出する回転数検出手段であることを特徴と
   する請求項１記載の冷凍サイクル制御装置。
3. 【請求項３】 前記圧損算出手段は、前記圧縮機回転数
   検出手段が検出した圧縮機回転数が高くなるに応じて、
   前記圧損を大きな値として算出するように構成されたこ
   とを特徴とする請求項２記載の冷凍サイクル制御装置。
4. 【請求項４】 前記圧損物理量検出手段は、前記冷凍サ
   イクルの低圧側冷媒の温度または圧力に関連する物理量
   を検出する低圧側冷媒物理量検出手段であることを特徴
   とする請求項１ないし３いずれか１つ記載の冷凍サイク
   ル制御装置。
5. 【請求項５】 前記低圧側冷媒物理量検出手段は、前記
   低圧側冷媒の冷媒温度を検出する低圧冷媒温度検出手段
   であることを特徴とする請求項４記載の冷凍サイクル制
   御装置。
6. 【請求項６】 前記圧損算出手段は、前記低圧側冷媒物
   理量検出手段が検出した前記低圧側冷媒の温度または圧
   力が高くなるに応じて、前記圧損を大きな値として算出
   するように構成されたことを特徴とする請求項４または
   ５記載の冷凍サイクル制御装置。
7. 【請求項７】 前記出口温度検出手段の雰囲気温度を検
   出する雰囲気温度検出手段と、 この雰囲気温度検出手段が検出した雰囲気温度と、前記
   出口温度検出手段が検出した出口冷媒温度とに基づい
   て、補正出口冷媒温度を算出する補正出口温度算出手段
   とを備え、 前記過冷却度算出手段は、 前記飽和液冷媒温度算出手段が算出した乾き度０の飽和
   液冷媒温度と、前記補正出口温度算出手段が算出した補
   正出口冷媒温度とに基づいて、前記過冷却度を算出する
   ように構成されたことを特徴とする請求項１ないし６い
   ずれか１つ記載の冷凍サイクル制御装置。
8. 【請求項８】 前記補正出口温度算出手段は、前記雰囲
   気温度検出手段が検出した雰囲気温度が低くなるに応じ
   て、前記補正出口冷媒温度を高い温度として算出するよ
   うに構成されたことを特徴とする請求項７記載の冷凍サ
   イクル制御装置。
9. 【請求項９】 前記凝縮器が室外に設けられ、 前記雰囲気温度検出手段は、外気温度を検出する外気温
   度検出手段であることを特徴とする請求項７または８記
   載の冷凍サイクル制御装置。
10. 【請求項１０】 冷媒を圧縮する圧縮機、この圧縮機か
    らの冷媒を凝縮させる凝縮器、この凝縮器からの冷媒を
    減圧する電気式減圧装置、およびこの電気式減圧装置か
    らの冷媒を蒸発させる蒸発器を有する冷凍サイクルと、 前記凝縮器内の液冷媒の過冷却度が所定の目標過冷却度
    となるように前記電気式減圧装置を制御する制御装置と
    を備える冷凍サイクル制御装置において、 前記圧縮機の吐出側部位に配設され、この吐出側部位に
    おける冷媒圧力を検出する吐出圧力検出手段と、 前記凝縮器の出口側部位に配設され、この出口側部位に
    おける出口冷媒温度を検出する出口温度検出手段と、 この出口温度検出手段の雰囲気温度を検出する雰囲気温
    度検出手段とを備え、 前記制御装置は、 前記吐出圧力検出手段が検出した吐出圧力に基づいて、
    前記凝縮器内の乾き度0の飽和液冷媒温度を算出する飽
    和液冷媒温度算出手段と、 前記雰囲気温度検出手段が検出した雰囲気温度と、前記
    出口温度検出手段が検出した出口冷媒温度とに基づい
    て、補正出口冷媒温度を算出する補正出口温度算出手段
    と、 前記飽和液冷媒温度算出手段が算出した乾き度0の飽和
    液冷媒温度と、前記補正出口温度算出手段が算出した補
    正出口冷媒温度とに基づいて、前記過冷却度を算出する
    過冷却度算出手段と、 この過冷却度算出手段が算出した過冷却度が前記目標過
    冷却度となるように前記電気式減圧装置を制御する過冷
    却度制御手段とを備えることを特徴とする冷凍サイクル
    制御装置。
11. 【請求項１１】 前記補正出口温度算出手段は、前記雰
    囲気温度検出手段が検出した雰囲気温度が低くなるに応
    じて、前記補正出口冷媒温度を高い温度として算出する
    ように構成されたことを特徴とする請求項１０記載の冷
    凍サイクル制御装置。
12. 【請求項１２】 前記凝縮器が室外に設けられ、 前記雰囲気温度検出手段は、外気温度を検出する外気温
    度検出手段であることを特徴とする請求項１０または１
    １記載の冷凍サイクル制御装置。
13. 【請求項１３】 冷媒を圧縮する圧縮機、この圧縮機か
    らの冷媒を凝縮させる凝縮器、この凝縮器からの冷媒を
    減圧する電気式減圧装置、およびこの減圧装置からの冷
    媒を蒸発させる蒸発器を備える冷凍サイクルと、 前記凝縮器内の凝縮液冷媒の過冷却度を算出する制御装
    置とを備える過冷却度算出装置であって、 前記圧縮機の吐出側部位に配設され、この吐出側部位に
    おける冷媒圧力を検出する吐出圧力検出手段と、 前記凝縮器の出口側部位に配設され、この出口側部位に
    おける出口冷媒温度を検出する出口温度検出手段と、 前記吐出圧力検出手段の配設位置から前記出口温度検出
    手段の配設位置までにおける冷媒の圧損に関連する物理
    量を検出する圧損物理量検出手段とを備え、 前記制御装置は、 前記圧損物理量検出手段が検出した物理量に基づいて、
    前記吐出圧力検出手段の配設位置から前記出口温度検出
    手段の配設位置までにおける冷媒の圧損を算出する圧損
    算出手段と、 この圧損算出手段が算出した圧損と、前記吐出圧力検出
    手段が検出した吐出圧力とに基づいて、前記凝縮器の出
    口側部位における出口冷媒圧力を算出する出口圧力算出
    手段と、 この出口圧力算出手段が算出した出口冷媒圧力に基づい
    て、前記凝縮器内の乾き度0の飽和液冷媒温度を算出す
    る飽和液冷媒温度算出手段と、 この飽和液冷媒温度算出手段が算出した乾き度0の飽和
    液冷媒温度と、前記出口温度検出手段が検出した出口冷
    媒温度とに基づいて、前記過冷却度を算出する過冷却度
    算出手段とを備えることを特徴とする過冷却度算出装
    置。
14. 【請求項１４】 冷媒を圧縮する圧縮機、この圧縮機か
    らの冷媒を凝縮させる凝縮器、この凝縮器からの冷媒を
    減圧する電気式減圧装置、およびこの減圧装置からの冷
    媒を蒸発させる蒸発器を備える冷凍サイクルと、 前記凝縮器内の凝縮液冷媒の過冷却度を算出する制御装
    置とを備える過冷却度算出装置であって、 前記圧縮機の吐出側部位に配設され、この吐出側部位に
    おける冷媒圧力を検出する吐出圧力検出手段と、 前記凝縮器の出口側部位に配設され、この出口側部位に
    おける出口冷媒温度を検出する出口温度検出手段と、 この出口温度検出手段の雰囲気温度を検出する雰囲気温
    度検出手段とを備え、 前記制御装置は、 前記吐出圧力検出手段が検出した吐出圧力に基づいて、
    前記凝縮器内の乾き度0の飽和液冷媒温度を算出する飽
    和液冷媒温度算出手段と、 前記雰囲気温度検出手段が検出した雰囲気温度と、前記
    出口温度検出手段が検出した出口冷媒温度とに基づい
    て、補正出口冷媒温度を算出する補正出口温度算出手段
    と、 前記飽和液冷媒温度算出手段が算出した乾き度0の飽和
    液冷媒温度と、前記補正出口温度算出手段が算出した補
    正出口冷媒温度とに基づいて、前記過冷却度を算出する
    過冷却度算出手段とを備えることを特徴とする過冷却度
    算出装置。