JP4375437B2 - 冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置に関する。

従来、走行用エンジンにより駆動されて冷媒を圧縮するコンプレッサと、このコンプレッサから吐出される高温高圧冷媒を冷却する冷却器と、冷却器により冷却された冷媒を減圧する減圧器と、この減圧器により減圧された冷媒を蒸発させるエバポレータとを備える車両用冷凍サイクル装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このものにおいては、エバポレータに向けて送風する送風機を備え、エバポレータでは、冷媒が送風機から送風される空気から吸熱して蒸発することになる。このため、送風機から送風される空気はエバポレータ内の冷媒により冷却されることになる。
特開２０００−１４２０９４号公報

本発明者は、上述の車両用冷凍サイクル装置のエバポレータ内において、冷媒が気液二相状態であるため、冷媒温度と冷媒圧力が１対１で特定される関係にあることに着目して、エバポレータから吹き出される空気温度を検出するサーミスタの検出値に基づいて、エバポレータ内の冷媒圧力、ひいてはコンプレッサの吸入圧力を推定することを検討した。

この発明者の検討によれば、コンプレッサ起動後エバポレータ内の冷媒温度が急激に低下する過度状態では、図６に示すように、実際の冷媒温度に対してサーミスタの検出値は遅れ（応答遅れ）が生じる。この遅れの原因はエバポレータおよびサーミスタのそれぞれの熱容量があるからである。

したがって、サーミスタの検出値に基づいてエバポレータ内の冷媒圧力を推定しても、その推定値は、図７に示すように、実際の冷媒圧力に対して遅れが生じていることになる。すなわち、エバポレータ内の冷媒圧力、ひいてはコンプレッサの吸入圧力を精度良く推定することができない。

本発明は、上記点に鑑み、コンプレッサの吸入圧力を精度良く推定することができる冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置を提供することを目的とする。

本発明は、エバポレータ内の冷媒温度をＹ軸として時間をＸ軸とするＸ−Ｙ座標において、エバポレータ内の実際の冷媒温度が図６に示すように、下側に凸となる特性となることに着目してなされたものである。

具体的には、本発明では、冷媒を吸入、圧縮して吐出するコンプレッサ（２）と、
前記コンプレッサから吐出される冷媒を冷却する冷却器（３）と、
前記冷却器により冷却された冷媒を減圧する減圧器（５）と、
前記減圧器により減圧された冷媒を空気からの吸熱により蒸発させるエバポレータ（６）と、を備える冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置であって、
前記エバポレータの表面温度を検出する温度センサ（１３）と、
前記エバポレータ内の冷媒の推定温度と時間との関係を示す関数に基づいて、
前記コンプレッサが起動してある時間経過後における前記エバポレータ内の冷媒温度を推定する冷媒温度推定手段（Ｓ１６０）と、
前記冷媒温度推定手段により推定される冷媒温度に基づいて前記コンプレッサの冷媒吸入圧力を推定する圧力推定手段（Ｓ１７０）と、を備え、
前記関数は、前記エバポレータ内の冷媒の推定温度をＹ軸として時間をＸ軸とするＸ−Ｙ座標において、前記温度センサ（１３）によって検出された前記コンプレッサが起動時における前記エバポレータ（６）の表面温度と、予め推定される前記コンプレッサが起動して所定時間（Ｔｓ）後の冷媒温度である推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）を下側に凸となる曲線で結ぶ関数であり、
さらに前記関数は、前記コンプレッサが起動時における前記エバポレータ（６）の表面温度から前記推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）に近づくほど、前記冷媒温度推定手段によって推定される冷媒温度が低くなることを第１の特徴とする。

これにより、エバポレータ内の冷媒温度を精度良く推定することができるので、コンプレッサの吸入圧力を精度良く推定することができる。

本発明では、前記関数は、一次遅れ関数であり、
前記一次遅れ関数は、前記Ｘ−Ｙ座標において、前記温度センサ（１３）によって検出された前記コンプレッサが起動時における前記エバポレータ（６）の表面温度と、前記推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）を前記曲線で結ぶように設定されていることを第２の特徴とする。
本発明では、関数は、前記コンプレッサが起動して一定期間（Ｔ１）経過すると時間経過に伴い前記推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）を上昇させるように設定されていることを第３の特徴とする。

例えば、図５に示すように、コンプレッサが起動して一定期間（Ｔ１）以上経過しても、温度センサの検出温度が推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）よりも高い状態にある場合には、関数を用いて推定される推定温度を検出温度に近づけるようにすることができる。

すなわち、コンプレッサが起動して一定期間（Ｔ１）以上経過しても、温度センサの検出温度が推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）よりも高い状態にある場合でも、検出温度に近い推定温度を用いてコンプレッサの吸入圧力を推定することができる。

本発明では、前記エバポレータおよび前記コンプレッサの間に流れる冷媒流量を検出する冷媒流量センサ（３５）を備え、
前記圧力推定手段は、前記冷媒温度推定手段により推定される冷媒温度に基づいて前記エバポレータ内の冷媒圧力を推定し、前記冷媒流量センサの検出流量に基づいて前記エバポレータおよび前記コンプレッサの間の圧力損失を推定し、この推定された圧力損失を前記推定されたエバポレータ内の冷媒圧力から減ずることにより前記コンプレッサの冷媒吸入圧力を推定することを第４の特徴とする。

したがって、当該圧力損失を減じたコンプレッサの冷媒吸入圧力を求めることにより、より一層、精度良く冷媒吸入圧力を推定することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄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。

以下本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態の車両空調装置の冷凍サイクル装置１の全体構成図である。冷凍サイクル装置１には冷媒を吸入、圧縮、吐出するコンプレッサ２が備えられている。

ここで、コンプレッサ２は、電磁クラッチ９、ベルト１０等を介して車両走行用エンジン１１により駆動される。コンプレッサ２は可変容量型コンプレッサである。

コンプレッサ２から吐出された高温、高圧のガス冷媒はコンデンサ３に流入し、このコンデンサ（冷却器）３は、ガス冷媒を冷却ファン（図示省略）より送風される外気により冷却する。コンデンサ３で凝縮した冷媒は次に受液器（気液分離器）４に流入し、受液器４では、気相冷媒と液相冷媒とを分離して余剰冷媒（液相冷媒）を蓄える。この受液器４からの液相冷媒は膨張弁５により低圧に減圧される。

膨張弁５からの低圧冷媒は、エバポレータ６に流入する。このエバポレータ６は車両用空調装置の空気通路を構成する空調ケース７内に設置され、エバポレータ６に流入した低圧冷媒は電動送風機１２から送風される送風空気から吸熱して蒸発する。膨張弁５はエバポレータ６の出口冷媒の温度を感知する感温部５ａを有する温度式膨張弁であり、エバポレータ６の出口冷媒の過熱度を所定値に維持するように弁開度（冷媒流量）を調整するものである。

上記したサイクル構成部品（１〜６）の間はそれぞれ冷媒配管８によって結合され閉回路を構成している。

送風機１２は、空調ケース７内に配置されており、周知の内外気切替箱（図示せず）から吸入された車室内の空気（内気）または車室外の空気（外気）が送風機１２により空調ケース７内を車室内へ向かって送風される。空調ケース７内のうち、エバポレータ６の空気吹出直後の部位には、エバポレータ６を通過した直後の吹出空気温度を検出するサーミスタからなる温度センサ１３が設けられている。

本実施形態では、温度センサ１３は、エバポレータ６の表面温度を検出するために用いられている。

エバポレータ６の下流側にはヒータユニット２０が配置されており、ヒータユニット２０は、エバポレータ６により冷却された空気をエンジン冷却水（温水）により加熱する。ヒータユニット２０の側方にはエバポレータ６から吹き出される冷風をバイパスして流すバイパス通路２４が設けられており、ヒータユニット２０の上流側にはエアミックスドア２２が設けられている。

エアミックスドア２２は、ヒータユニット２０に流入する空気量とバイパス通路２４に流入する空気量との比率を調整することにより、車室内に吹き出す空気温度を調整する。エアミックスドア２２は、サーボモータ（図示省略）により駆動される。

空調用電子制御装置（Ａ／ＣＥＣＵ）１４には、車室内空調の自動制御のためのセンサ群１６の検出信号、及び空調操作パネル１７の操作スイッチ群の操作信号が入力される。
なお、空調用電子制御装置１４は、温度センサ１３と後述する流量センサ３５とともに、特許請求範囲に記載の「冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置」を構成している。

センサ群１６は、具体的には内気センサ、外気センサ、日射センサ、エンジン水温センサ等であり、空調操作パネル１７の操作スイッチ群は、具体的には、温度設定スイッチ、風量設定スイッチ、コンプレッサ２の起動指令を出すエアコンスイッチ等である。

空調用電子制御装置１４には高圧センサ１８の検出信号が入力するようになっている。高圧センサ１８は冷凍サイクル装置１においてコンプレッサ２の冷媒吐出側と膨張弁５の冷媒入口側との間の高圧側の冷媒圧力を検出する。図示の例では、高圧センサ１８をコンデンサ３の出口側冷媒配管に設けている。

次に、本実施形態のコンプレッサ２の内部構成について図２を参照して説明する。

コンプレッサ２のハウジング２ａには、冷媒を吸入する吸入口３１と冷媒を吐出する吐出口３７とが設けられており、ハウジング２ａ内には、圧縮機構３２が配置されている。この圧縮機構３２は、吸入口３１を介して吸入した冷媒を圧縮する。オイルセパレータ３３は、圧縮機構３２により圧縮された冷媒から潤滑油を分離する。

オイルセパレータ３３の下流側には流量センサ３５（冷媒流量センサ）が配置されており、流量センサ３５は、オイルセパレータ３３により潤滑油が除かれた冷媒流量を検出するセンサである。流量センサ３５は、オイルセパレータ３３からの冷媒流量を絞る絞り３５ａと、絞り３５ａの冷媒上流側および冷媒下流側の間の冷媒圧力差を検出する圧力差検出機構３５ｂとを備える。流量センサ３５を通過した冷媒は逆止弁３６を通して吐出口３７から吐出される。

電子制御装置１４は、当該冷媒圧力差と吐出冷媒密度とに基づいて冷媒流量を算出する（ベルヌーイの定理）。

ここで、吐出冷媒密度を求めるには、本来、高圧圧力と冷媒温度とが必要であるが、高圧圧力の所定範囲内では、高圧圧力と吐出冷媒密度とが１対１で特定される関係にあるため、高圧圧力だけで吐出冷媒密度を特定できることになる。すなわち、当該冷媒圧力差と高圧圧力と吐出冷媒流量とが１対１対１で特定される関係になる。

本実施形態では、電子制御装置１４は、流量センサ３５の出力（冷媒圧力差）と高圧センサ１８の出力（高圧圧力）と吐出冷媒流量との関係を示すマップを記憶するメモリを備える。電子制御装置１４は、メモリに記憶されたマップと流量センサ３５の出力と高圧センサ１８の出力とに基づいて吐出冷媒流量を求めることになる。

次に、電子制御装置１４によるコンプレッサ２の冷媒吸入圧力の推定処理について図３を参照して説明する。図３は冷媒吸入圧力の推定処理を示すフローチャートであり、電子制御装置１４は、図３のフローチャートにしたがって、冷媒吸入圧力の推定処理を実行する。イグニッションスイッチＩＧがオンされると、当該冷媒吸入圧力の推定処理の実行が一定期間Δｔ毎に開始される。

まず、ステップＳ９０において、温度センサ１３の検出温度と流量セサ３５の検出値とをそれぞれサンプリングする。これに加えて、流量センサ３５の検出値のサンプリング値に基づいて冷媒流量を推定する。なお、以下、温度センサ１３の検出温度のサンプリング値をＴｅｆｉｎとし、当該推定される冷媒流量をＧｒとする。

次に、ステップＳ１００において、エアコンスイッチ（Ａ／Ｃスイッチ）がＯＮされているか否かを判定する。すなわち、コンプレッサ２の起動が指令されているか否かを判定することになる。

ここで、エアコンスイッチがＯＮされているとき、コンプレッサ２の起動が指令されているとしてＹＥＳと判定する。この場合、ステップＳ１１０に移行してタイマのカウントを開始させる。

その後、ステップＳ１２０においてタイマのカウント開始後一定期間Ｔ１経過したか否かを判定する。ここで、タイマのカウント時間ｔｉｍｒが一定期間Ｔ１よりも短いときには（ｔｉｍｒ＜Ｔ１）、タイマのカウント開始後一定期間Ｔ１経過していないとしてＮＯと判定する。

このとき、ステップＳ１３０においてＴｅｆｉｎ＿Ｃを１５℃と設定する。Ｔｅｆｉｎ＿Ｃは、所定時間後に到達すると予め推定される冷媒温度の推定目標温度である。

このように求められるＴｅｆｉｎ＿Ｃ（推定目標温度）およびＴｅｆｉｎ（温度センサ１３の検出温度）のうち低い方の温度をＴｅｆｉｎ＿ｄとする（ステップ１５０）。

その後、ステップＳ１６０において、Ｔｅｆｉｎ＿ｄを次式（１）の一次遅れ関数に入力してＴｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）を求める。
Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）＝（Ｔ／Δｔ×Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ−１）
＋Ｔｅｆｉｎ＿ｄ）／（Ｔ／Δｔ＋１）……（１）
ここで、Ｎは冷媒吸入圧力の推定処理の実行回数であり、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）は、今回演算されるエバポレータ６内の推定冷媒温度であり、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ−１）は前回演算されるエバポレータ６内の推定冷媒温度である。Ｔは時間であり、Δｔは冷媒吸入圧力の推定処理を実行する周期である。Ｔｅｆｉｎ＿ｄは、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）の実際の推定目標温度を示すパラメータであり、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）は、Ｔｅｆｉｎ＿ｄに近づくように変化する特性を有する。

その後、ステップ１７０に進んで、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）（エバポレータ６内の推定冷媒温度）およびＧｒ（流量センサ３５の検出流量）を用いてコンプレッサ２の冷媒吸入圧力の推定値Ｐｓ＿ｅｓ（Ｎ）を求める。

具体的には、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）を次の数式（２）に代入してエバポレータ６内の推定冷媒圧力Ｐｓ＿Ｅｂａ（Ｎ）を求める。
Ｐｓ＿Ｅｂａ（Ｎ）＝０．０１３×Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）
−０．１６……（２）
次に、Ｐｓ＿Ｅｂａ（Ｎ）を次の数式（３）に代入してコンプレッサ２の冷媒吸入圧力の推定値Ｐｓ＿ｅｓ（Ｎ）を求める。
Ｐｓ＿ｅｓ（Ｎ）＝Ｐｓ＿Ｅｂａ（Ｎ）
−（１．４６／１０＾６）Ｇｒ……（３）
ここで、「（１．４６／１０＾６）Ｇｒ」は、エバポレータ６およびコンプレッサ２の間の配管圧力損失を示しており、エバポレータ６内の推定冷媒圧力から配管圧力損失を減ずることにより、コンプレッサ２の冷媒吸入の推定圧力を求めることになる。

その後、ステップＳ９０に戻り、温度センサ１３の検出温度と流量センサ３５の検出値とをそれぞれサンプリングする。これに加えて、流量センサ３５の検出値のサンプリング値に基づいて冷媒流量Ｇｒを推定する。

次に、ステップＳ１００において、エアコンスイッチがＯＮされているときＹＥＳと判定する。この場合には、ステップＳ１１０の処理をパスして、ステップＳ１２０において、タイマのカウント開始後一定期間Ｔ１経過したか否かを判定する。

ここで、タイマのカウント時間ｔｉｍｒが一定期間Ｔ１よりも長いときには（ｔｉｍｒ＞Ｔ１）、タイマのカウント開始後一定期間Ｔ１以上経過しているとしてＹＥＳと判定する。

このとき、ステップＳ１４０において、次の数式（４）にタイマのカウント時間ｔｉｍｒを代入してＴｅｆｉｎ＿Ｃを求める。Ｋは係数である。
Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ＝１５＋（ｔｉｍｒ−Ｔ１）×Ｋ……（４）
数式（４）によれば、タイマのカウント時間ｔｉｍｒが一定期間Ｔ１を超えると、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃは時間経過に伴って１５℃から徐々に上昇することになる。

次にステップＳ１５０の処理とステップＳ１６０の処理とを経て、ステップＳ１７０においてコンプレッサ２の冷媒吸入圧力の推定値Ｐｓ＿ｅｓ（Ｎ）を求める。

その後、ステップＳ９０の処理を経て、エアコンスイッチ（Ａ／Ｃスイッチ）がＯＦＦされているときにはステップＳ１００において、コンプレッサ２の起動が指令されていないとしてＮＯと判定する。すなわち、コンプレッサ２の未起動が指令されていると判定する。この場合には、ステップＳ１４５においてＴｅｆｉｎ＿Ｃを５０℃と設定する。

その後、ステップＳ１５０の処理とステップＳ１６０の処理とを経て、ステップＳ１７０においてコンプレッサ２の冷媒吸入圧力の推定値Ｐｓ＿ｅｓ（Ｎ）を求める。

図４、図５においてＸ軸（横軸）を時間、Ｙ軸（縦軸）を温度として、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ およびＴｅｆｉｎの挙動の具体例を示す。

図４、図５において、エアコンスイッチをＯＮするとＴｅｆｉｎは時間経過に伴い徐々に低下し、エアコンスイッチをＯＦＦすると、Ｔｅｆｉｎは時間経過に伴い徐々に上昇する。

Ｔｅｆｉｎ＿Ｃは、エアコンスイッチのＯＮ（起動）後一定期間Ｔ１経過するまでは、１５℃のまま一定温度であり（ステップＳ１３０）、エアコンスイッチのＯＮ後一定期間Ｔ１以上経過すると、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃを時間経過に伴い徐々に上昇する（ステップＳ１４０）。エアコンスイッチがＯＦＦの場合には５０℃のまま一定温度である（ステップＳ１４５）。

ここで、コンプレッサ２のＯＮ後において、Ｔｅｆｉｎ＿ＣがＴｅｆｉｎよりも低い状態では（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ＜Ｔｅｆｉｎ）、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）は、Ｘ−Ｙ座標において、コンプレッサ２が起動時におけるＴｅｆｉｎ（すなわち、エバポレータ６の表面温度）と、コンプレッサ６が起動して所定時間Ｔｓ後の推定目標温度Ｔｅｆｉｎ＿Ｃを下側に凸となる曲線で結ぶ関数となる。

ここで、上述の如く、エアコンスイッチのＯＮ後一定期間Ｔ１以上経過するとＴｅｆｉｎ＿Ｃを時間経過に伴い徐々に上昇させる理由は、図５に示すように、コンプレッサ２のＯＮ後の一定期間Ｔ１以上経過しても、Ｔｅｆｉｎ＿ＣよりもＴｅｆｉｎが高いとき（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ＜Ｔｅｆｉｎ）、上述のステップ１５０において、Ｔｅｆｉｎ＿ｄとしてＴｅｆｉｎを選択させるために、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）を時間経過に伴い上昇させてＴｅｆｉｎに近づくように変化させるためである。

ここで、Ｔｅｆｉｎ＿ｄとしてＴｅｆｉｎを選択させる理由は、後述する如く、コンプレッサ２の起動後エバポレータ６内の冷媒温度が急激に低下する過度状態以降では、実際の冷媒温度に対して温度センサ１３の検出値は遅れ（応答遅れ）が少なくなるからである。

図４では、コンプレッサ２のＯＮ後の一定期間Ｔ１で、Ｔｅｆｉｎ＿ＣよりもＴｅｆｉｎが低くなる例（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ＞Ｔｅｆｉｎ）を示している。

この場合、Ｔｅｆｉｎ＿ＣよりもＴｅｆｉｎが低くなると、上述のステップ１５０において、Ｔｅｆｉｎ＿ｄとしてＴｅｆｉｎを選択するため、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）がＴｅｆｉｎに近づくように変化する。

以上説明した本実施形態によれば、コンプレッサ２起動後エバポレータ６内の冷媒温度が低下する過度状態では、実際の冷媒温度に対して温度センサ１３（サーミスタ）の検出値は遅れ（応答遅れ）が生じるものの、一次遅れ関数を用いて、エバポレータ６内の推定冷媒温度：Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）を求めている。したがって、温度センサ１３の検出値の遅れが生じない精度の良いエバポレータ６内の冷媒温度を求めることができる。

これに加えて、本実施形態では、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）を用いてエバポレータ６内の推定冷媒圧力Ｐｓ＿Ｅｂａ（Ｎ）、ひいてはコンプレッサ２の冷媒吸入圧力の推定値Ｐｓ＿ｅｓを求めている。これにより、コンプレッサ２の冷媒吸入圧力としては、精度の高い推定値Ｐｓ＿ｅｓを求めることができる。

また、本実施形態では、エバポレータ６内の推定冷媒圧力から配管圧力損失（（１．４６／１０＾６）Ｇｒ）を減ずることにより、コンプレッサ２の冷媒吸入の推定圧力を求めている。したがって、コンプレッサ２の冷媒吸入圧力としては、より精度の高い推定値Ｐｓ＿ｅｓを求めることができる。

また、コンプレッサ２の起動後エバポレータ６内の冷媒温度が急激に低下する過度状態では、実際の冷媒温度に対して温度センサ１３の検出値は遅れ（応答遅れ）が生じるものの、その過度現象以降では、温度センサ１３の検出値の遅れが少なくなる。

そこで、本実施形態によれば、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃよりも温度センサ１３の検出温度が低くなると、一次遅れ関数により求められる推定冷媒温度：Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）を温度センサ１３の検出温度に近づけることにより、前記過度現象以降でも、当該一次遅れ関数を用いて精度の良い推定冷媒温度：Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）を求めることができる。これに伴い、より精度の高い推定値Ｐｓ＿ｅｓを求めることができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、エバポレータ６内の冷媒温度（Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ））を推定するために、一次遅れ関数を用いた例について説明したが、これに限らず、エバポレータ６内の冷媒温度をＹ軸として時間をＸ軸とするＸ−Ｙ座標において、エバポレータ６内の冷媒温度に対する温度センサ１３の検出値の応答遅れを補正するように下側に凸となり、かつコンプレッサ２が起動して所定時間Ｔｓ後にＴｅｆｉｎ＿Ｃに到達するように設定されている関数ならば、どのような関数を用いても良い。

上述の実施形態では、車両空調装置の熱負荷（空調負荷）に関係なく、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃを設定した例について説明したが、これに代えて、車両空調装置の空調負荷（熱負荷）が大きくなるほど、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃを高く設定してもよい。

具体的には、以下の（１）、（２）のように、車両空調装置の熱負荷に応じてＴｅｆｉｎ＿Ｃを設定してもよい。
（１）外気センサ（外気温度検出手段）により検出される車室外の外気温度が高くなるとＴｅｆｉｎ＿Ｃを高く設定する。

これは、コンプレッサ２が起動中に外気温が高くなるとエバポレータ６の吸い込み空気温度が高くなり、エバポレータ６内の冷媒圧力、冷媒温度が上昇するからである。

この場合、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃを高く設定することにより、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）をエバポレータ６内の実際の冷媒温度を近づけることができる。したがって、エバポレータ６内の実際の冷媒温度（Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ））の推定を精度良く行うことができる。

（２）空調負荷としての送風機１２の送風量が多い場合ほど、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃを高く設定する。これは、送風機１２の送風量が多くなると、エバポレータ６内の冷媒温度が上昇するからである。

この場合も、（１）と同様に、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃを高く設定することにより、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）をエバポレータ６内の実際の冷媒温度を近づけることができる。したがって、エバポレータ６内の実際の冷媒温度（Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ））の推定を精度良く行うことができる。

また、次の（３）〜（５）ようにＴｅｆｉｎ＿Ｃを設定してもよい。

（３）高圧センサ１８の検出高圧圧力（すなわち、冷凍サイクル装置１においてコンプレッサ２の冷媒吐出側と膨張弁５の冷媒入口側との間の冷媒圧力）が高くなると、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃを高く設定する。高圧センサ１８の検出高圧圧力が高い場合は外気温が高い傾向にあり、外気温が高いということは、（１）の場合と同様のことが言えるからである。

（４）前回の推定冷媒温度Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ−１）の演算で用いた温度センサ１３の検出温度Ｔｅｆｉｎが高いときほど、次回のＴｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）の演算で用いるＴｅｆｉｎ＿Ｃを高くしてもよい。

例えば、コンプレッサ２の起動時においてＴｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ−１）の演算で用いた温度センサ１３の検出温度Ｔｅｆｉｎが高いときほど、その次のＴｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）の演算で用いるＴｅｆｉｎ＿Ｃを高くしてもよい。

（５）前回の推定冷媒温度Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ−１）が高いときほど、次回の推定冷媒温度Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）の演算で用いるＴｅｆｉｎ＿Ｃを高くしてもよい。

例えば、コンプレッサ２の起動時において演算したＴｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ−１）が高いときほど、次回のＴｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）の演算で用いるＴｅｆｉｎ＿Ｃを高くしてもよい。

上述の実施形態では、空調用電子制御装置１４がコンプレッサ２の冷媒吸入圧力を推定した例について説明したが、これに限らず、エンジン制御用電子制御装置によりコンプレッサ２の冷媒吸入圧力を推定してもよく、またコンプレッサ２の冷媒吸入圧力の推定処理を空調用電子制御装置１４とエンジン制御用電子制御装置とで分担してもよい。

上述の実施形態では、「エバポレータ６の表面温度を検出する温度センサ１３」として、エバポレータ６を通過した直後の吹出空気温度を検出する温度センサを用いた例について説明したが、これに代えて、当該温度センサ１３として、エバポレータ６の外表面温度を検出する温度センサを用いてもよい。

上述の実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置を車両空調装置に適用した例について説明したが、これに限らず、設置型の空調装置、ヒートポンプ式給湯機など各種の装置に本発明の冷凍サイクル装置を適用しても良い。

以下、上記実施形態と特許請求項の範囲の構成との対応関係について説明すると、コンデンサ３が冷却器に相当し、膨張弁５が減圧器に相当し、ステップＳ１６０の制御処理が「温度センサの検出温度に基づいて設定された関数に基づいて、前記エバポレータ内の冷媒温度を推定する冷媒温度推定手段」に相当し、ステップＳ１７０の制御処理が「冷媒温度推定手段により推定される冷媒温度に基づいて前記コンプレッサの冷媒吸入圧力を推定する圧力推定手段」に相当する。

本発明の一実施形態に係る車両空調装置の冷凍サイクル装置の全体構成図である。 図１のコンプレッサの内部構成を示す図である。 図１の電子制御装置による冷媒吸入圧力の推定処理を示すフローチャートである。 上述の実施形態のＴｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ およびＴｅｆｉｎの挙動の具体例を示す図である。 上述の実施形態のＴｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ およびＴｅｆｉｎの挙動の具体例を示す図である。 エバポレータ内の実際の冷媒温度に対するサーミスタの検出温度の時間遅れを示す図である。 エバポレータ内の実際の冷媒圧力に対する推定冷媒圧力の時間遅れを示す図である。

符号の説明

１…冷凍サイクル装置、２…コンプレッサ、３…コンデンサ、４…受液器、
５…膨張弁、６…エバポレータ、１２…送風機、１３…温度センサ、
１４…電子制御装置、１６…センサ群、２０…ヒータユニット、
２２…エアミックスドア、３５…流量センサ３５。

Claims (11)

1. 冷媒を吸入、圧縮して吐出するコンプレッサ（２）と、
   前記コンプレッサから吐出される冷媒を冷却する冷却器（３）と、
   前記冷却器により冷却された冷媒を減圧する減圧器（５）と、
   前記減圧器により減圧された冷媒を空気からの吸熱により蒸発させるエバポレータ（６）と、を備える冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置であって、
   前記エバポレータの表面温度を検出する温度センサ（１３）と、
   前記エバポレータ内の冷媒の推定温度と時間との関係を示す関数に基づいて、
   前記コンプレッサが起動してある時間経過後における前記エバポレータ内の冷媒温度を推定する冷媒温度推定手段（Ｓ１６０）と、
   前記冷媒温度推定手段により推定される冷媒温度に基づいて前記コンプレッサの冷媒吸入圧力を推定する圧力推定手段（Ｓ１７０）と、を備え、
   前記関数は、前記エバポレータ内の冷媒の推定温度をＹ軸として時間をＸ軸とするＸ−Ｙ座標において、前記温度センサ（１３）によって検出された前記コンプレッサが起動時における前記エバポレータ（６）の表面温度と、予め推定される前記コンプレッサが起動して所定時間（Ｔｓ）後の冷媒温度である推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）を下側に凸となる曲線で結ぶ関数であり、
   さらに前記関数は、前記コンプレッサが起動時における前記エバポレータ（６）の表面温度から前記推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）に近づくほど、前記冷媒温度推定手段によって推定される冷媒温度が低くなることを特徴とする冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置。
2. 前記関数は、一次遅れ関数であり、
   前記一次遅れ関数は、前記Ｘ−Ｙ座標において、前記温度センサ（１３）によって検出された前記コンプレッサが起動時における前記エバポレータ（６）の表面温度と、前記推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）を前記曲線で結ぶように設定されて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のコンプレッサの吸入圧力推定装置。
3. 前記関数は、前記コンプレッサが起動して一定期間（Ｔ１）経過すると時間経過に伴い前記推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）を上昇させるように設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置。
4. 前記エバポレータおよび前記コンプレッサの間に流れる冷媒流量を検出する冷媒流量センサ（３５）を備え、
   前記圧力推定手段は、前記冷媒温度推定手段により推定される冷媒温度に基づいて前記エバポレータ内の冷媒圧力を推定し、前記冷媒流量センサの検出流量に基づいて前記エバポレータおよび前記コンプレッサの間の圧力損失を推定し、この推定された圧力損失を前記推定されたエバポレータ内の冷媒圧力から減ずることにより前記コンプレッサの冷媒吸入圧力を推定することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置。
5. 前記エバポレータは、室内を空調する空調装置を構成するものであり、
   前記空調装置の熱負荷が大きくなるほど、前記推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）が高くなるように設定されてい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のコンプレッサの吸入圧力推定装置。
6. 室外の空気温度を検出する外気温度検出手段（１６）を備え、前記室外の空気温度が高くなると、前記冷媒温度の推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）が高く設定されるようになってい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のコンプレッサの吸入圧力推定装置。
7. 前記エバポレータは、前記エバポレータに向けて送風する送風機（１２）とともに、前記空調装置を構成するものであり、
   前記送風機（１２）の送風量が多い場合ほど、前記推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）が高くなるように設定されていることを特徴とする請求項５または６に記載の冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置。
8. 前記コンプレッサの冷媒吐出口と前記減圧器の冷媒入口との間の高圧側の冷媒圧力が上昇すると、前記推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）を上昇させるように設定されていることを特徴とする請求項５ないし７のうちいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置。
9. 前記冷媒温度推定手段は、前記エバポレータ内の冷媒温度の推定を繰り返し行うものであることを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置。
10. 前回の前記冷媒温度推定手段による冷媒温度の推定で用いた前記温度センサの検出温度（Ｔｅｆｉｎ）が高い場合ほど、今回の前記冷媒温度推定手段による冷媒温度の推定で用いる前記推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）が高くなるように設定されていることを特徴とする請求項９に記載の冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置。
11. 前回の前記冷媒温度推定手段により推定された冷媒温度（Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ−１））が高い場合ほど、今回の前記冷媒温度推定手段による冷媒温度の推定で用いる前記推定目標温度（Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）が高くなるように設定されていることを特徴とする請求項９に記載の冷凍サイクル装置のコンプレッサの吸入圧力推定装置。

Images