JP4380730B2 - 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、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。

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、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新規な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。

上記目的を達成するため、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第１の冷媒温度推定手段（Ｓ１００）と、
前記第１の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（Ｓ１８０）と、を備え、
前記関数は、前記エバポレータの表面温度の変化率に基づいて前記エバポレータ内の冷媒温度を推定する一次進み関数であることを第１の特徴とする。

これにより、エバポレータ内の推定温度を精度良く求め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新規な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ができる。

本発明では、前記第１の冷媒温度推定手段とは異なる手段によって前記エバポレータ内の冷媒温度を推定する第２の冷媒温度推定手段（Ｓ１６０）と、
前記コンプレッサ起動後の所定期間（Ｔｐ１）は、前記第２の冷媒温度推定手段で推定された値を推定温度として用い、所定期間（Ｔｐ１）経過後は、前記第１の冷媒温度推定手段で推定された値を推定温度として用いるように設定する設定手段（Ｓ１７０）と、を備えることを第２の特徴とする。

具体的には、本発明は、前記第２の冷媒温度推定手段（Ｓ１６０）は、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一次遅れ関数を用いて、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ものであり、
前記一次遅れ関数は、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ることを第３の特徴とする。

ここで、コンプレッサ起動後の所定期間（Ｔｐ１）の間においては、一次遅れ関数の推定される推定温度は、一次進み関数の推定される推定温度に比べて、その推定精度が高い。

そこで、本発明では、コンプレッサ起動後の所定期間（Ｔｐ１）の間には、第２の冷媒温度推定手段で推定される冷媒温度を実際の推定温度とし、所定期間（Ｔｐ１）以降では、前記第１の冷媒温度推定手段で推定される冷媒温度を実際の推定温度とすることにより、より一層、精度の良い推定温度を求めることができる。したがって、コンプレッサの吸入圧力を、より一層、精度良く推定することができる。

本発明では、前記温度センサ（１３）より前記エバポレータの温度を一定期間毎にサンプリングするサンプリング手段（Ｓ９０）を備え、前記一定期間（Δｔ）は１ｓｅｃ以上に設定されていることを第４の特徴とする。

これにより、前記温度センサ（１３）の検出温度のサンプリング値の時間経過に伴う変化が滑らかになるので、コンプレッサの吸入圧力を推定する上で好適になる。

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（減圧器）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エバポレータ６の表面温度として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。

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、電子制御装置１４は、高圧センサ１８、流量センサ３５（後述する）、および温度センサ１３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」を構成する。

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。

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差圧検出機構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、コンピュータプログラムを実行する。当該コンピュータプログラムの実行は、イグニッションスイッチＩＧがオンされると、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、高圧センサ２０の検出圧力、および流量センサ３５の検出冷媒圧力差をそれぞれサンプリングする。高圧センサ２０の検出圧力のサンプリング値と流量センサ３５の検出冷媒圧力差のサンプリング値と上述のマップに基づいて吐出冷媒流量を求める。以下、温度センサ１３の検出値のサンプリング値をＴｅｆｉｎとし、吐出冷媒流量をＧｒとする。

次に、ステップＳ１００において、次の数式（１）にサンプリング値Ｔｅｆｉｎを代入して補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）を演算する。Ｎは補正温度の演算回数、Ｔ＿ｆは時定数である。
Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）＝Ｔｅｆｉｎ
＋Ｔ＿ｆ×（Ｔｅｆｉｎ−Ｔｅｆｉｎ＿ｏｌｄ）／Δｔ……（１）
ここで、数式（１）は、エバポレータ６内の実際の冷媒温度に対するＴｅｆｉｎの遅れを補正した補正温度を求めるための一次進み関数を示している。この一次進み関数は、エバポレータ６の表面温度の変化率に基づいてエバポレータ内の冷媒温度を推定する関数である。Ｔｅｆｉｎ＿ｏｌｄは、前回の補正温度の演算で用いられた温度センサ１３の検出値のサンプリング値である。

なお、コンピュータプログラムの実行開始後一回目の補正温度の演算では、Ｔｅｆｉｎ＿ｏｌｄとしてＴｅｆｉｎと同一値を用いる。

次のステップＳ１１０において、エアコンスイッチ（Ａ／Ｃスイッチ）が乗員により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Ｓ１２０において、カウンタのカウント数Ｋを１だけインクリメントして（Ｋ＝Ｋ＋１）、カウント数Ｋ＝１とする。

次のステップＳ１３０において、カウンタのカウント数Ｋ＝１であるか否かを判定する。カウント数Ｋ＝１であるときには、ＹＥＳと判定して、タイマーのカウントをスタートさせる（ステップＳ１３５）。

ここで、タイマーは、エアコンスイッチがＯＮされた後（すなわち、コンプレッサ２の起動後）に経過した時間を計測するためのものであり、以下、タイマーにより計測された計測時間をｔｉｍｅｒという。

次のステップＳ１４０に移行して、次の数式（２）に基づいてＴｅｆｉｎ＿Ｃ１を求める。
Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ１＝ｆ１（Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ））……（２）
ここで、ｆ１（Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ）とＴｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）とは図４のグラフの関係になっており、このグラフとＴｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）とに基づいてＴｅｆｉｎ＿Ｃ１を求める。Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ１は、後述するように、一次遅れ関数を用いてＴｅｆｉｎの補正温度を求める際に用いる。

図４のグラフでは、Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）が低温域（−２９．７℃≦Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）＜１０℃）のときｆ１（Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ））は最低値（０℃）のまま一定である。Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）が高温域（５０℃≦Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）＜５９．５５℃）のときｆ１（Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ））は最高値（２０℃）のまま一定である。Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）が中間域（１０℃≦Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）＜５０℃）のときにはＴｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）の上昇に伴ってｆ１（Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ））が高くなる。

次のステップＳ１５０に移行して、次の数式（３）に基づいてＴｅｆｉｎ＿Ｃを求める。
Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ＝Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ１＋ｆ２（ｔｉｍｅｒ）……（３）
ここで、ｆ２（ｔｉｍｅｒ）とｔｉｍｅｒとは図５のグラフの関係になっており、このグラフとｔｉｍｅｒとに基づいてｆ２（ｔｉｍｅｒ）を求める。これに加えてｆ２（ｔｉｍｅｒ）とＴｅｆｉｎ＿Ｃ１とを加算してＴｅｆｉｎ＿Ｃを求める。

なお、０秒＜ｔｉｍｅｒ＜６秒のときにはｆ２（ｔｉｍｅｒ）＝０℃であり、６秒≦ｔｉｍｅｒ＜１４秒のときにはｔｉｍｒの経過に伴ってｆ２（ｔｉｍｅｒ）が徐々に上昇する。ｔｉｍｅｒ≧１４秒のときにはｆ２（ｔｉｍｅｒ）＝４０℃となる。

次のステップＳ１６０に移行して、次の数式（４）にＴｅｆｉｎ＿Ｃとサンプリング値Ｔｅｆｉｎとを代入して、補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）を演算する。
Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）＝（Ｔ＿ｌ／Δｔ×Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ−１）＋Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ）／（Ｔ＿ｌ／Δｔ＋１）……（４）
数式（４）は、エバポレータ６内の実際の冷媒温度に対するサンプリング値Ｔｅｆｉｎの遅れを補正した補正温度を求めるための一次遅れ関数を示している。なお、一次遅れ関数については後述する。

Ｔｅｆｉｎ＿Ｃは、数式（４）の一次遅れ関数で用いられるパラメータであって、予め推定される冷媒温度である推定目標温度を示す。Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ−１）は、数式（４）の一次遅れ関数を用いて前回に演算された補正温度である。Ｔ＿ｌは時定数である。

次のステップＳ１７０に移行して、補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）と補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）とを比較して値の低い方の補正温度を選択し、この低い方の補正温度を実際の補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）とする。

次のステップＳ１８０に移行して、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）に基づいてコンプレッサ２の冷媒吸入圧力の推定値Ｐｓ＿ｅｓ（Ｎ）を求める。

具体的には、次の数式（５）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……（５）
次に、Ｐｓ＿Ｅｂａ（Ｎ）を次の数式（６）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……（６）
その後、ステップＳ９０の処理を経て、次にステップＳ１００において補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）を演算する。

次のステップＳ１１０において、エアコンスイッチが乗員によりＯＮされているとしてＹＥＳと判定したときには、カウンタのカウント数Ｋを１だけインクリメントして（Ｋ＝Ｋ＋１）、カウント数Ｋ＝２とする。

この場合、次のステップＳ１３０においてカウント数Ｋ≠１であるとしてＮＯと判定してステップＳ１５０に進んで、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃを求める。この場合、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ１として、上述のステップＳ１４０で求めた値を用いる。

その後、エアコンスイッチがＯＮされている状態が継続されると、ステップＳ１５０、Ｓ１６０、Ｓ１７０、Ｓ１８０、Ｓ９０、Ｓ１００、Ｓ１１０、Ｓ１２０、Ｓ１３０を繰り返す。

その後、ステップＳ９０の処理を経て、次のステップＳ１００において補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）を演算し、次のステップＳ１１０に移行する。このとき、エアコンスイッチが乗員によりＯＦＦされている場合、コンプレッサ２の起動の停止させるように指令されているとしてＮ０と判定する。

この場合、ステップＳ１９０において、前回のステップＳ１００で求めたＴｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）をＴｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）とする（Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）＝Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ））。

次のステップＳ１７０において、Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）とＴｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）とのうち、小さい方を実際の補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）とするが、上述のステップＳ１９０においてＴｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）＝Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）としているので、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）＝Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）＝Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）となる。

その後、次のステップＳ１８０に移行して、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）に基づいてコンプレッサ２の冷媒吸入圧力の推定値Ｐｓ＿ｅｓ（Ｎ）を求める。

図６〜図１０において、エアコンスイッチ、Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃ、Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）のそれぞれのタイミングチャートを示す。

図６では、タイミングｔｏ〜ｔ１とタイミングｔ２〜ｔ３とでは、エアコンスイッチがＯＦＦになり、タイミングｔ１〜ｔ２とタイミングｔ３以降とでは、エアコンスイッチがＯＮされている。

図７では、タイミングｔｍ〜ｔ３〜ｔｐではＴｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）は、徐々に上昇する。図８に示すように、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃは、タイミングｔｏ〜ｔ１では一定値であり、タイミングｔ１を過ぎると、タイミングｔ１〜ｔ２のうち期間Ｔｍ１の間では、急降下して一定値のままとなる。期間Ｔｍ１以降の期間Ｔｍ２の間ではＴｅｆｉｎ＿Ｃは時間の経過に伴い徐々に上がる。その後、タイミングｔ２〜ｔ３では一定値のままとなる。タイミングｔ３を過ぎると、急降下してその後一定値になる。

図９に示すように、Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）は、一次遅れ関数を示すもので、タイミングｔ０〜ｔ１〜ｔ２とタイミングｔ３と以降においては、Ｔｅｆｉｎ＿Ｃに追従するように変化する。

具体的には、タイミングｔ１では、Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）は、コンプレッサ２が起動時におけるＴｅｆｉｎ（すなわち、温度センサ１３の検出値）と同一値になっている。
コンプレッサ２が起動して所定時間Ｔｓ後では、Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）は、コンプレッサ２が起動して所定時間Ｔｓ後の推定目標温度Ｔｅｆｉｎ＿Ｃと同一値になっている。

ここで、Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）は、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、コンプレッサ２が起動時におけるＴｅｆｉｎと、コンプレッサ２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である。

Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）は、タイミングｔ１〜ｔ２のうち期間Ｔｎ１では時間の経過に伴い徐々に下がり一定値に近づく状態になるが、期間Ｔｎ１を過ぎて期間Ｔｎ２の間には時間の経過に伴い徐々に上がることになる。

以上説明したＴｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）およびＴｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）から図１０に示すＴｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）を求める。

具体的には、タイミングｔ１〜ｔ２（コンプレッサ２のＯＮ期間）のうち期間Ｔｐ１では、Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）がＴｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）よりも低くなるので、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）＝Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）となる。タイミングｔ１〜ｔ２のうち期間Ｔｐ２では、Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）がＴｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）よりも低くなり、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）＝Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）となる。

また、タイミングｔ２〜ｔ３（コンプレッサ２のＯＦＦ期間）では、Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）は、上述のステップ１９０の処理により、Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）と同一値となる。したがって、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）＝Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）＝Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）となる。

以上説明した本実施形態では、タイミングｔ１〜ｔ２のうち期間Ｔｐ１では、実際の補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）としてＴｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）を用いる。タイミングｔ１〜ｔ２のうち期間Ｔｐ２では、実際の補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）としてＴｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）を用いる。

本実施形態では、Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）では、上述の如く、温度センサ１３の検出値のサンプリング値Ｔｅｆｉｎを用いている算出されている。

ここで、コンプレッサ２の起動後暫くの間、エバポレータ６および温度センサ１３のそれぞれの熱容量が原因で、実際の冷媒温度に対してＴｅｆｉｎは遅れ（応答遅れ）が生じる。すなわち、実際の冷媒温度が低下し始めても、Ｔｅｆｉｎが低下し始めるのは遅い。したがって、コンプレッサ２の起動後暫くの間では、Ｔｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）に比べて、Ｔｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）の方が補正温度の精度が高くなる。

そこで、本実施形態では、期間Ｔｐ１では、実際の補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）としてＴｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）を用いる一方、期間Ｔｐ２では、実際の補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）としてＴｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）を用いる。したがって、コンプレッサ２のＯＮ期間（ｔ１〜ｔ２）に亘って精度の良い補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）を求めることができる。

これに加えて、コンプレッサ２のＯＦＦ期間（ｔ２〜ｔ３）では実際の補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）としてＴｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）を用いる。以上により、コンプレッサ２のＯＮ期間、ＯＦＦ期間の全てに亘って精度の良い補正温度Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）を求めることができる。したがって、コンプレッサ２の冷媒吸入圧力の推定値として精度の良い値Ｐｓ＿ｅｓ（Ｎ）を求めることができる。

本実施形態において、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）を求めるために、当該コンピュータプログラムを一定期間Δｔ毎に実行する。これにより、温度センサ１３よりエバポレータ６の温度を一定期間Δｔ毎にサンプリングすることになる。

図１１、図１２において、縦軸を温度とし、横軸を時間とし、グラフａ（実線）はエバポレータ６内の実際の冷媒温度を示し、グラフｂはサンプリング値Ｔｅｆｉｎを示す。

図１１に、分解能Δｔｎ＝０．１℃とし、一定期間Δｔ＝０．５℃である場合を示し、図１２に分解能Δｔｎ＝０．１℃とし、一定期間Δｔ＝１．０℃である例を示す。

図１１に示すように、一定期間Δｔが短すぎると、実際の冷媒温度に対して、サンプリング値Ｔｅｆｉｎは凹凸の変化が激しくなる。一定期間（サンプリング期間）Δｔが適当な長さであると、図１２に示すように、実際の冷媒温度に対してサンプリング値Ｔｅｆｉｎが凹凸の変化が小さくなり滑らかになる。

ここで、本発明者の検討によれば、一定期間Δｔ≧１．０℃であるときには、サンプリング値Ｔｅｆｉｎとして適当な変化（傾斜）が得られる。特に、温度センサ１３の検出温度をサンプリングする際の分解能Δｔｎと一定期間（サンプリング期間）Δｔとは、Δｔｎ／Δｔ≧１０と関係を満たすときに、サンプリング値Ｔｅｆｉｎとして滑らとなる好適な変化（傾斜）が得られる。

これにより、Ｔｅｆｉｎ＿ＡＤ（Ｎ）としても時間経過に伴い滑らかな適当な変化（傾斜）が得られる。これに伴い、コンプレッサ２の冷媒吸入圧力の推定値Ｐｓ＿ｅｓ（Ｎ）としても精度の高いものとなる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、「エバポレータ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、これに限らず、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、一次進み関数を用いて補正温度を演算する周期Δｔと、一次遅れ関数を用いて補正温度を演算する周期Δｔとを同一時間にした例について説明したが、これに限らず、一次進み関数を用いて補正温度を演算する周期Δｔと、一次遅れ関数を用いて補正温度を演算する周期Δｔとを異なる時間にしてもよい。

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する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がコンプレッサ２の冷媒吸入圧力を推定するようにしてよく、また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により、コンプレッサ２の冷媒吸入圧力の推定処理を分担してもよい。

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。

上述の実施形態では、第２の冷媒温度推定手段として、一次遅れ関数を用いてエバポレータ６の内の冷媒温度を推定する例について説明したが、これに限らず、一次遅れ関数以外の手段を用いてエバポレータ６の内の冷媒温度を推定してもよい。

例えば、コンプレッサ２の起動後の経過時間とエバポレータ６の内の冷媒温度（冷媒推定温度）との関係を示すマップデータを予め記憶しておき、このマップデータと経過時間とに基づいてエバポレータ６の内の冷媒温度を推定する。

以下、特許請求項の範囲の構成と上記実施形態との対応関係について説明すると、第１の冷媒温度推定手段がステップＳ１００の制御処理に相当し、圧力推定手段がステップＳ１８０の制御処理に相当し、第２の冷媒温度推定手段がステップＳ１６０の制御処理に相当し、設定手段がステップＳ１７０の制御処理に相当し、サンプリング手段がステップＳ９０の制御処理に相当する。

本発明に係る冷凍サイクル装置の全体構成を示す図である。 図１のコンプレッサ２の内部構成を示す図である。 図１の電子制御装置の冷媒吸入圧力の推定処理を示すフローチャートである。 図３の冷媒吸入圧力の推定処理で用いる特性図である。 図３の冷媒吸入圧力の推定処理で用いる特性図である。 図１のエアコンスイッチのＯＮ、ＯＦＦを示すタイミングチャートである。 図３の冷媒吸入圧力の推定処理で求められるＴｅｆｉｎ＿ｆｗｄ（Ｎ）のタイミングチャートである。 図３の冷媒吸入圧力の推定処理で用いられるＴｅｆｉｎ＿Ｃのタイミングチャートである。 図３の冷媒吸入圧力の推定処理で用いられるＴｅｆｉｎ＿ｌａｇ（Ｎ）のタイミングチャートである。 図３の冷媒吸入圧力の推定処理で用いられるサンプリング値Ｔｅｆｉｎのタイミングチャートである。 上述の本実施形態においてエバポレータ内の実際の冷媒温度と冷媒温度のサンプリング値を示すタイミングチャートである。 上述の本実施形態においてエバポレータ内の実際の冷媒温度と冷媒温度のサンプリング値を示すタイミングチャートである。

符号の説明

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、１４…電子制御装置。

Claims (2)

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第１の冷媒温度推定手段（Ｓ１００）と、
   前記第１の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（Ｓ１８０）と、を備え、
   前記関数は、前記エバポレータの表面温度の変化率に基づいて前記エバポレータ内の冷媒温度を推定する一次進み関数であり、
   前記第１の冷媒温度推定手段とは異なる手段によって前記エバポレータ内の冷媒温度を推定する第２の冷媒温度推定手段（Ｓ１６０）と、
   前記コンプレッサ起動後の所定期間（Ｔｐ１）は、前記第２の冷媒温度推定手段で推定された値を推定温度として用い、所定期間（Ｔｐ１）経過後は、前記第１の冷媒温度推定手段で推定された値を推定温度として用いるように設定する設定手段（Ｓ１７０）と、を備え、
   前記第２の冷媒温度推定手段（Ｓ１６０）は、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一次遅れ関数を用いて、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ものであり、
   前記一次遅れ関数は、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. 前記温度センサ（１３）の検出温度を一定期間（Δｔ）毎にサンプリングするサンプリング手段（Ｓ９０）を備え、
   前記一定期間（Δｔ）は１ｓｅｃ以上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。

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