JP5935625B2 - 冷凍サイクル制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷暖房可能なヒートポンプを構成する冷凍サイクルにおける騒音抑制を行うことが可能な冷凍サイクル制御装置に関する。

従来、特許文献１に記載の、非共沸混合冷媒を用いる冷暖房兼用ヒートポンプ空気調和機が知られている。この装置は、暖房運転時における除霜運転の前後に四方弁を切り替えるときの衝撃音を低減するものである。このために、冷凍サイクルを構成する室外熱交換器の暖房時入口部に冷媒温度を検出する冷媒温度検出手段を設け、全体の動作を制御するマイクロコンピュータは、冷媒温度が所定温度になったことから室外熱交換器に着霜したと判断したとき、所定時間の間は圧縮機の運転を停止し、上記所定時間を経過した時点で四方弁を冷房側に切り替えるとともに圧縮機を除霜運転周波数で運転して除霜運転に移行する。また、除霜運転から暖房運転に復帰する場合にも所定時間の運転停止を経由したのち四方弁を暖房側に切り替えるとともに圧縮機を暖房運転周波数で運転して暖房運転に移行するものである。

特開平１１−３０４６１号公報

上記特許文献１の技術によると、着霜を判定した場合、一定時間、圧縮機を停止した後に弁を切り替える。弁を切り替える条件は上記に限定されず、冷房→暖房、暖房→冷房にても発生するが、時間を管理して弁を切り替える場合、早すぎると騒音が大きい、遅すぎると冷えるまで、または暖まるまでの時間がかかり過ぎるという問題が生じる。この時間がかかり過ぎることで温度の変動を生じる。特に、車両用空調装置では、吹出温度が変動すると、ユーザへの温感変化が著しいため、問題が大きい。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、冷房と暖房とが可能な冷凍サイクル制御装置において、冷凍サイクルにおける運転状態の変更に伴って切替えられる弁前後の圧力差が所定の圧力以下になった場合に速やかに弁の切替えが行われ、運転状態切替え時の温度変動がすくなく騒音を低減できる冷凍サイクル制御装置を提供することにある。

従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、発明では、冷媒を圧縮する圧縮機（１１）と、冷媒を気化させて室内に向かう空調風を冷却する蒸発器（１８）と、蒸発器の冷媒出口に、入口が接続され、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器であり、出口は、圧縮機の吸入口が接続されたアキュムレータ（１９）と、冷媒の凝縮時の凝縮熱により発熱し空調風を加熱する凝縮器（１３）と、冷媒に室外の外気から熱を吸収する吸熱器としてまたは冷媒の熱を室外に放出する放熱器として作動する室外熱交換器（１６）と、外気の温度を検出する外気温検出手段（１０１）と、冷媒の流れを切替えて室外熱交換器（１６）の作動切替えに伴うヒートポンプの運転状態の切替えを制御する切替弁（１５ａ、２０、２０ａ）と、室外熱交換器（１６）の作動切替えに伴うヒートポンプの運転状態の切替えを指示するとともに切替弁（１５ａ、２０、２０ａ）の高圧側の圧力と低圧側の圧力との差である差圧が所定の圧力より小さくなったときに切替弁（１５ａ、２０、２０ａ）の切替えを許可する制御手段（１００）と、を備え、制御手段（１００）は、高圧側の圧力を冷媒が流れる高圧側に配置された高圧センサ（４１）の値から求め、外気温検出手段（１０１）からの値（Ｔａｍ）と、運転状態の切替えに伴う圧縮機（１１）の停止からの経過時間（Ｔｉ）と、更に圧縮機（１１）の停止時における初期の低圧圧力である初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）とに基づいて低圧側の圧力を求め、更に高圧側の圧力と低圧側の圧力との差である差圧を求めることを特徴としている。

この発明によれば、ヒートポンプの運転状態の切替えに伴う切替弁の切替えを、切替弁前後の圧力差が騒音なしと判断される圧力以下になった場合に行うため、騒音の発生を抑制できる。また、高圧側の圧力を高圧センサの値から求め、低圧側の圧力を外気温検出手段からの値に基づいて求めるから、運転状態の切替えが指示されてから、切替弁が切替わるまでの時間を短くすることができ、冷房または暖房等の効果が遅滞なく発揮される。

また、外気温（Ｔａｍ）から冷媒飽和圧力（ＰＲＥＴＡＭ）と飽和に至るまでの時間である飽和時間（Ｔｉｍ）を求め、更に、圧縮機停止からの経過時間（Ｔｉ）と、圧縮機の停止時における初期の低圧圧力である初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）に基づいて低圧側の圧力を求め、更に高圧側の圧力と低圧側の圧力との差である差圧を求めるから、更に正確に低圧側の圧力、ひいては差圧を正確に求めることができ、切替弁が切替わるまでの時間を一層短くすることができ、冷房または暖房等の効果が遅滞なく発揮される。

本願に記載の発明では、制御手段（１００）は、低圧側の圧力を、外気温検出手段（１０１）からの値（Ｔａｍ）と運転状態の切替えに伴う圧縮機（１１）の停止からの経過時間（Ｔｉ）と、更に圧縮機（１１）の停止時における初期の低圧圧力である初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）とに基づいて、低圧圧力が初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）から経過時間（Ｔｉ）と共に立ち上がり外気温検出手段（１０１）からの値に基づく冷媒飽和圧力（ＰＲＥＴＡＭ）にいたる状態を示す制御マップを形成し、該制御マップに基づいて、差圧を求めることを特徴としている。

この発明によれば、経過時間と共に立ち上がり外気温検出手段からの値に基づく冷媒飽和圧力にいたる状態を示す制御マップに基づいて差圧を求めるから、更に正確に任意の経過時間での差圧を正確に求めることができ、切替弁が切替わるまでの時間を一層短くすることができ、冷房または暖房等の効果が遅滞なく発揮される。また、制御マップを用いるから初期圧力からの低圧圧力の立ち上がりを任意の直線または曲線で近似できる。

なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。

本発明の第１実施形態における車両用空調装置の全体構成図である。 上記実施形態において実行される制御を説明するフローチャートである。 本発明の第２実施形態において使用する制御マップである。 上記第２実施形態において用いる温度圧力変換マップである。 本発明のその他の実施形態における車両用空調装置の全体構成図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。

各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。

本実施形態では、ヒートポンプサイクル（蒸気圧縮式の冷凍サイクル）１０を車両用空調装置１に適用している。このヒートポンプサイクル１０は、車両用空調装置１において、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。従って、本実施形態の熱交換対象流体は送風空気である。

また、本実施形態の車両用空調装置１は、車両走行用の駆動力を走行用電動モータから得る電気自動車に適用されている。この電気自動車では、車両停止時に外部電源（商用電源）から供給される電力を蓄電手段であるバッテリに充電し、車両走行時にバッテリに蓄えられた電力を走行用電動モータへ供給して走行する。

次に、図１を用いて車両用空調装置１の詳細構成を説明する。本実施形態の車両用空調装置１は、前述したヒートポンプサイクル１０、ヒートポンプサイクル１０によって温度調整された送風空気を車室内へ吹き出すための室内空調ユニット３０、および車両用空調装置１の各種電動式の構成機器の作動を制御する空調制御装置１００等を備えている。

まず、ヒートポンプサイクル１０は、送風空気を冷却して車室内を冷房運転する冷房モード（冷却モード）の冷媒回路、送風空気を加熱して車室内を暖房する暖房モード（加熱モード）の冷媒回路、冷却して除湿した送風空気を再加熱して車室内を除湿暖房する除湿暖房モード、さらに、暖房モード時にヒートポンプサイクル１０にて冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する室外熱交換器１６に着霜が生じた際に、これを除霜する除霜モードの冷媒回路を切替可能に構成されている。

なお、図１では、冷房モードにおける冷媒の流れを破線矢印で示し、暖房モードにおける冷媒の流れを実線矢印で示し、除湿暖房モードにおける冷媒の流れを二重破線矢印で示し、さらに、除霜モードにおける冷媒の流れを二重実線矢印で示している。

ヒートポンプサイクル１０は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１１、送風空気を加熱あるいは冷却する室内熱交換器としての室内凝縮器１３および室内蒸発器１８、冷媒を減圧膨張させる減圧手段としての暖房用固定絞り１４および冷房用固定絞り１７、並びに、冷媒回路切替え手段（切替弁）としての開閉弁１５ａおよび三方弁２０等を備えている。

また、このヒートポンプサイクル１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、ＨＦＣ１３４ａ）を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、ＨＦＯ系冷媒（例えば、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用してもよい。さらに、冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。

圧縮機１１は、車室外となる車両ボンネット内に配置され、ヒートポンプサイクル１０において冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された固定容量型圧縮機構１１ａを電動モータ１１ｂにて駆動する電動圧縮機として構成されている。固定容量型圧縮機構１１ａとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。

電動モータ１１ｂは、図示しないインバータから出力される交流電圧によって、その作動（回転数）が制御される交流モータである。また、インバータは、空調制御装置１００から出力される制御信号に応じた周波数の交流電圧を出力する。そして、この周波数（回転数）制御によって、圧縮機１１の冷媒吐出能力が変更される。従って、電動モータ１１ｂは、圧縮機１１の吐出能力変更手段を構成している。

圧縮機１１の吐出口側には、室内凝縮器１３の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器１３は、室内空調ユニット３０において車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成するケーシング３１内に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させることで送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。

室内凝縮器１３の冷媒出口側には、暖房モード時に冷媒を減圧させる暖房用固定絞り１４を介して室外熱交換器１６の冷媒入口側が接続されている。この暖房用固定絞り１４としては、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用できる。もちろん、暖房モード時に冷媒を減圧させる機能を発揮できれば、固定絞りに限定されることなく全開機能付き電気式膨張弁等の可変絞り機構を採用してもよい。

さらに、本実施形態では、室内凝縮器１３から流出した冷媒を、暖房用固定絞り１４を迂回させて室外熱交換器１６の冷媒入口側へ導くバイパス通路１５が設けられている。このバイパス通路１５には、バイパス通路１５を開閉する開閉弁１５ａが配置されている。

開閉弁１５ａは、冷房モードにおける冷媒回路、暖房モードにおける冷媒回路、除湿暖房モードにおける冷媒回路、および除霜モードにおける冷媒回路を切り替える冷媒回路切替え手段（切替弁）を構成するもので、空調制御装置１００から出力される制御信号によって、その作動が制御される電磁弁である。具体的には、本実施形態の開閉弁１５ａは、冷房モード時および除霜モード時に開き、暖房モード時および除湿暖房モード時に閉じる。

なお、開閉弁１５ａが開いた状態で冷媒がバイパス通路１５を通過する際に生じる圧力損失は、開閉弁１５ａが閉じた状態で冷媒が暖房用固定絞り１４を通過する際に生じる圧力損失に対して極めて小さい。従って、開閉弁１５ａが開いた状態では、室外熱交換器１６から流出した冷媒のほぼ全流量がバイパス通路１５を介して室外熱交換器１６側へ流れる。

室外熱交換器１６は、車両ボンネット内に配置されて、内部を流通する室内凝縮器１３下流側の冷媒と送風ファン１６ａから送風された車室外空気（外気）とを熱交換させるものである。送風ファン１６ａは、空調制御装置１００から出力される制御電圧によって回転数（送風能力）が制御される電動式送風機である。

室外熱交換器１６の冷媒出口側には、三方弁２０が接続されている。この三方弁２０は、開閉弁１５ａとともに上述した各運転モードにおける冷媒回路を切り替える冷媒回路切替え手段（切替弁）を構成しており、空調制御装置１００から出力される制御信号によって、その作動が制御される電気式の三方弁である。

具体的には、三方弁２０は、冷房モード時および除湿暖房モード時には図１の破線矢印あるいは二重破線矢印で示すように室外熱交換器１６の冷媒出口側と冷房用固定絞り１７とを接続する冷媒回路に切り替え、暖房モード時および除霜モード時には図１の実線矢印あるいは二重実線矢印で示すように室外熱交換器１６の冷媒出口側と圧縮機１１の吸入口側に配置されたアキュムレータ１９の冷媒入口側とを接続する冷媒回路に切り替える。

この三方弁２０は運転モードに応じて冷媒回路を完全に切り替えることができる。なお、冷媒回路を完全に切り替えることができるとは、具体的には、冷房モード時および除湿暖房モード時には室外熱交換器１６から流出した冷媒の全流量を冷房用固定絞り１７の冷媒入口側へ導く冷媒回路に切り替え、暖房モード時および除霜モード時には室外熱交換器１６から流出した冷媒の全流量を冷房用固定絞り１７および室内蒸発器１８を迂回させて圧縮機１１の吸入口側に配置されたアキュムレータ１９の冷媒入口側へ導く冷媒回路に切り替えることを意味する。

冷房用固定絞り１７の基本的構成は暖房用固定絞り１４と同様であり、減圧手段を構成している。室内蒸発器１８は、室内空調ユニット３０のケーシング３１内のうち、室内凝縮器１３の送風空気流れ上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させて送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。

室内蒸発器１８の冷媒出口側には、アキュムレータ１９の入口側が接続されている。アキュムレータ１９は、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。さらに、アキュムレータ１９の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

次に、室内空調ユニット３０について説明する。室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置され、その外殻を形成するケーシング３１内に送風機（ブロワ）３２、前述の室内蒸発器１８、室内凝縮器１３、エアミックスドア３４等を収容して構成されたものである。

ケーシング３１は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂（例えば、ポリプロピレン）にて成形されており、その内部に車室内へ送風される送風空気の空気通路を形成している。このケーシング３１の送風空気流れ最上流側には、ケーシング３１内へ内気（車室内空気）と外気（車室外空気）とを切替導入する内外気切替え手段としての内外気切替装置３３が配置されている。

内外気切替装置３３は、ケーシング３１内へ内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させるものである。内外気切替ドアは、内外気切替ドア用の電動アクチュエータによって駆動され、この電動アクチュエータは、空調制御装置１００から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機（ブロワ）３２が配置されている。この送風機３２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置１００から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。

送風機３２の空気流れ下流側には、前述の室内蒸発器１８および室内凝縮器１３が、送風空気の流れに対して、室内蒸発器１８→室内凝縮器１３の順に配置されている。換言すると、室内蒸発器１８は、室内凝縮器１３に対して、空気流れ上流側に配置されている。

また、ケーシング３１内には、室内蒸発器１８通過後の送風空気のうち、室内凝縮器１３を通過させる風量と室内凝縮器１３を通過させない風量との風量割合を調整するエアミックスドア３４が配置されている。エアミックスドア３４は、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータによって駆動され、この電動アクチュエータは、空調制御装置１００から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

さらに、ケーシング３１の空気流れ最下流部には、室内凝縮器１３を通過した送風空気あるいは室内凝縮器１３を迂回した送風空気を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための開口穴が設けられている。この開口穴としては、具体的に、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開口穴３７ａ、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開口穴３７ｂ、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット開口穴３７ｃが設けられている。

これらのデフロスタ開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂおよびフット開口穴３７ｃの空気流れ下流側は、それぞれ空気通路を形成するダクトを介して、車室内に設けられたフェイス吹出口、フット吹出口およびデフロスタ吹出口（いずれも図示せず）に接続されている。

従って、冷房モード時および除湿暖房モード時には、エアミックスドア３４の開度が調整されることによって、室内蒸発器１８にて冷却された送風空気のうち室内凝縮器１３にて再加熱される温風と室内凝縮器１３を迂回する冷風との風量割合が調整される。そして、この風量割合の調整によって、温風と冷風とを混合させた混合空気、すなわち車室内へ吹き出される送風空気の温度が調整される。なお、冷房モード時には、室内蒸発器１８通過後の送風空気の全風量を室内凝縮器１３を迂回させる位置に、エアミックスドア３４を変位させるようにしてもよい。

また、デフロスタ開口穴３７ａ、フェイス開口穴３７ｂおよびフット開口穴３７ｃの空気流れ上流側には、それぞれ、デフロスタ開口穴３７ａの開口面積を調整するデフロスタドア３８ａ、フェイス開口穴３７ｂの開口面積を調整するフェイスドア３８ｂ、フット開口穴３７ｃの開口面積を調整するフットドア３８ｃが配置されている。

これらのデフロスタドア３８ａ、フェイスドア３８ｂおよびフットドア３８ｃは、吹出口モードを切替える吹出口モード切替え手段を構成するものであって、リンク機構等を介して、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに連結されて連動して回転操作される。なお、この電動アクチュエータも、空調制御装置１００から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

また、吹出口モード切替え手段によって切り替えられる吹出口モードとしては、フェイス吹出口を全開してフェイス吹出口から車室内乗員の上半身に向けて空気を吹き出すフェイスモード、フェイス吹出口とフット吹出口の両方を開口して車室内乗員の上半身と足元に向けて空気を吹き出すバイレベルモード、フット吹出口を全開するとともにデフロスタ吹出口を小開度だけ開口して、フット吹出口から主に空気を吹き出すフットモード、およびフット吹出口およびデフロスタ吹出口を同程度開口して、フット吹出口およびデフロスタ吹出口の双方から空気を吹き出すフットデフロスタモードがある。

さらに、乗員が操作パネルに設けられた吹出モード切替スイッチをマニュアル操作することによって、デフロスタ吹出口を全開してデフロスタ吹出口から車両フロント窓ガラス内面に空気を吹き出すデフロスタモードとすることもできる。

次に、本実施形態の電気制御部について説明する。空調制御装置１００を成す制御装置（制御手段）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ている。そして、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された圧縮機１１用のインバータ、冷媒回路切替え手段を構成する開閉弁１５ａおよび三方弁２０、送風ファン１６ａ、送風機３２、前述した各種電動アクチュエータといった各種空調制御機器の作動を制御する。

また、空調制御装置１００の入力側には、車室内温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温検出手段としての内気センサ、車室外温度（外気温）Ｔａｍを検出する外気温検出手段としての外気温センサ１０１、車室内へ照射される日射量Ｔｓを検出する日射量検出手段としての日射センサ、圧縮機１１吐出冷媒の吐出冷媒温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ、圧縮機１１吐出冷媒の吐出冷媒圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ、室内蒸発器１８における冷媒蒸発温度（蒸発器温度）Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ４２、室外熱交換器１６の室外器温度Ｔ１６を検出する室外機交換器後流れ温度センサ４３等の空調制御用のセンサ群の検出信号が入力される。なお、図１においては外気温Ｔａｍが検出される外気温センサ１０１を代表して図示している。

なお、本実施形態の吐出冷媒圧力Ｐｄは、冷房モードでは、圧縮機１１の冷媒吐出口側から冷房用固定絞り１７入口側へ至るサイクルの高圧側冷媒圧力となり、暖房モードでは、圧縮機１１の冷媒吐出口側から暖房用固定絞り１４入口側へ至るサイクルの高圧側冷媒圧力となる。

さらに、空調制御装置１００の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示を省略した操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。この操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置１の作動スイッチ、車両用空調装置１の自動制御を設定あるいは解除するオートスイッチ、運転モードを切り替える運転モード切替スイッチ、吹出口モードを切り替える吹出モード切替スイッチ、送風機３２の風量設定スイッチ、車室内の目標温度Ｔｓｅｔを設定する目標温度設定手段としての車室内温度設定スイッチ等がある。

次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置１の作動を説明する。前述の如く、本実施形態の車両用空調装置１では、車室内を冷房する冷房モード、車室内を暖房する暖房モード、並びに、室外熱交換器１６に着霜が生じた際にこれを除霜する除霜モードの運転を切り替えることができる。以下に、各運転モードにおける作動を説明する。

（ａ）冷房モード
冷房モードは、操作パネルのオートスイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって冷房モードが選択されると開始される。冷房モードでは、空調制御装置１００が、開閉弁１５ａを開き、室外熱交換器１６の冷媒出口側と冷房用固定絞り１７の冷媒入口側とを接続するように三方弁２０の作動を制御する。

これにより、図１の破線矢印に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１３（→バイパス通路１５）→室外熱交換器１６（→三方弁２０）→冷房用固定絞り１７→室内蒸発器１８→アキュムレータ１９→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。つまり、室内凝縮器１３および室外熱交換器１６を冷媒に放熱させる放熱器として機能させ、室内蒸発器１８を冷媒を蒸発させる蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。

なお、本実施形態の三方弁２０は完全に冷媒回路を切り替えることができるので、冷房モードでは、室外熱交換器１６から流出した冷媒の全流量が冷房用固定絞り１７を介して室内蒸発器１８へ流入する。

この冷媒回路の構成で、空調制御装置１００が上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを算出する。さらに、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置１００の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。

例えば、送風機３２の送風量（すなわち、送風機３２の電動モータに出力されるブロワモータ電圧）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１００のＲＯＭ内に記憶された制御マップを参照して決定される。具体的には、本実施形態では、目標吹出温度ＴＡＯの極低温域（最大冷房域）および極高温域（最大暖房域）でブロワモータ電圧を最大値付近の高電圧にして、送風機３２の送風量が最大風量に近づくように制御する。さらに、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域あるいは極高温域から中間温度域に向かうに伴って、ブロワモータ電圧を減少させて送風量を減少させるように制御する。

また、エアミックスドア３４の開度（すなわち、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータに出力される制御信号）は、室内へ送風される送風空気の温度が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように決定される。

また、吹出口モード（すなわち、吹出口モードドア駆動用の電動アクチュエータに出力される制御信号）は、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置１００に記憶された制御マップを参照して決定される。本実施形態では、目標吹出温度ＴＡＯが低温域から高温域へと上昇するに伴って吹出口モードをフェイスモード→バイレベルモード→フットモードへと順次切り替える。

また、吸込口モード（すなわち、内外気切替装置３３の電動アクチュエータに出力される制御信号）も、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め空調制御装置１００に記憶された制御マップを参照して決定される。本実施形態では、基本的に外気を導入する外気モードが優先されるが、目標吹出温度ＴＡＯが極低温域となって高い冷房性能を得たい場合等には内気を導入する内気モードが選択される。

また、圧縮機１１の冷媒吐出能力（すなわち、圧縮機１１の電動モータ１１ｂに接続されたインバータに出力される制御信号）については、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、予め空調制御装置１００に記憶されている制御マップを参照して、空調フィーリングを悪化させないように、蒸発器温度センサ４２によって検出される冷媒蒸発温度Ｔｅの目標蒸発温度ＴＥＯを決定する。

さらに、この目標蒸発温度ＴＥＯと冷媒蒸発温度Ｔｅの偏差Ｅｎ（ＴＥＯ−Ｔｅ）を算出し、今回算出された偏差Ｅｎから前回算出された偏差Ｅｎ−１を減算した偏差変化率Ｅｄｏｔ（Ｅｎ−（Ｅｎ−１））とを用いて、予め空調制御装置１００に記憶されたメンバシップ関数とルールとに基づいたファジー推論に基づいて、前回の圧縮機回転数ｆＣｎ−１に対する回転数変化量ΔｆＣを求め、これに応じてインバータに出力される制御信号が決定される。

そして、上記の如く決定された制御信号等を各種空調制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置１の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンが繰り返される。なお、このような制御ルーチンの繰り返しは、他の運転時にも基本的に同様に行われる。

従って、冷房モード時のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１にて圧縮された高圧高温冷媒が、室内凝縮器１３にて室内蒸発器１８通過後の送風空気の一部と熱交換して送風空気の一部が加熱される。さらに、室内凝縮器１３から流出した冷媒は、バイパス通路１５を介して室外熱交換器１６へ流入し、室外熱交換器１６にて送風ファン１６ａから送風された外気と熱交換して放熱する。

室外熱交換器１６から流出した冷媒は、三方弁２０を介して冷房用固定絞り１７へ流入し、冷房用固定絞り１７にて減圧膨張される。冷房用固定絞り１７にて減圧された低圧冷媒は室内蒸発器１８へ流入し、送風機３２から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。この冷媒の吸熱作用により、室内蒸発器１８を通過する送風空気が冷却される。

そして、前述の如く、室内蒸発器１８にて冷却された送風空気の一部が室内凝縮器１３にて加熱されることによって、車室内へ送風される送風空気が目標吹出温度ＴＡＯに近づくように調整され、車室内の冷房が実現される。また、室内蒸発器１８から流出した冷媒は、アキュムレータ１９へ流入する。アキュムレータ１９にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

（ｂ）暖房モード
暖房モードは、操作パネルのオートスイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって暖房モードが選択されると開始される。暖房モードでは、空調制御装置１００が、開閉弁１５ａを閉じ、室外熱交換器１６の冷媒出口側とアキュムレータ１９の冷媒入口側とを接続するように三方弁２０の作動を制御する。さらに、空調制御装置１００が、室内蒸発器１８通過後の送風空気の全風量が室内凝縮器１３へ流入するようにエアミックスドア３４を変位させる。

これにより、図１の実線矢印に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１３→暖房用固定絞り１４→室外熱交換器１６（→三方弁２０）→アキュムレータ１９→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。つまり、室内凝縮器１３を放熱器として機能させ、室外熱交換器１６を蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。

なお、本実施形態の三方弁２０は完全に冷媒回路を切り替えることができるので、暖房モードでは、室外熱交換器１６から流出した冷媒の全流量が圧縮機１１の吸入口側に配置されたアキュムレータ１９へ流入する。従って、僅かな流量の冷媒が冷房用固定絞り１７を介して室内蒸発器１８へ流れ込んでしまうことはない。

また、暖房モードでは、圧縮機１１の冷媒吐出能力を以下のように決定する。暖房モードでは、目標吹出温度ＴＡＯ等に基づいて、予め空調制御装置１００に記憶されている制御マップを参照して、吐出圧力センサによって検出される吐出冷媒圧力（高圧側冷媒圧力）Ｐｄの目標高圧ＰＤＯを決定する。

そして、この目標高圧ＰＤＯと吐出側冷媒圧力Ｐｄの偏差Ｐｎ（ＰＤＯ−Ｐｄ）を算出し、今回算出された偏差Ｐｎから前回算出された偏差Ｐｎ−１を減算した偏差変化率Ｐｄｏｔ（Ｐｎ−（Ｐｎ−１））とを用いて、予め空調制御装置１００に記憶されたメンバシップ関数とルールとに基づいたファジー推論に基づいて、前回の圧縮機回転数ｆＨｎ−１に対する回転数変化量ΔｆＨを求め、これに応じてインバータに出力される制御信号が決定される。

従って、暖房モード時のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１にて圧縮された冷媒は、室内凝縮器１３にて送風機３２から送風された送風空気に放熱する。これにより、室内凝縮器１３を通過する送風空気が加熱され、車室内の暖房が実現される。また、室内凝縮器１３から流出した冷媒は、暖房用固定絞り１４にて減圧されて室外熱交換器１６へ流入する。

室外熱交換器１６へ流入した冷媒は、送風ファン１６ａから送風された車室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器１６から流出した冷媒は、三方弁２０を介してアキュムレータ１９へ流入する。アキュムレータ１９にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される。

（ｃ）除湿暖房モード
除湿暖房モードは、操作パネルのオートスイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって除湿暖房モードが選択されると開始される。除湿暖房モードでは、空調制御装置１００が、開閉弁１５ａを閉じ、室外熱交換器１６の冷媒出口側と冷房用固定絞り１７の冷媒入口側とを接続するように三方弁２０の作動を制御する。

これにより、図１の二重破線矢印に示すように、圧縮機１１→室内凝縮器１３→暖房用固定絞り１４→室外熱交換器１６（→三方弁２０）→冷房用固定絞り１７→室内蒸発器１８→アキュムレータ１９→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルが構成される。この除湿暖房モードにおいても、室内凝縮器１３および室外熱交換器１６を冷媒が放熱する放熱器として機能させ、室内蒸発器１８を冷媒が蒸発する蒸発器として機能させる冷凍サイクルが構成される。

なお、本実施形態の三方弁２０は完全に冷媒回路を切り替えることができるので、除湿暖房モードでは、室外熱交換器１６から流出した冷媒の全流量が冷房用固定絞り１７を介して室内蒸発器１８へ流入する。

従って、除湿暖房モード時のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１にて圧縮された高圧高温冷媒が、室内凝縮器１３にて室内蒸発器１８通過後の送風空気の一部と熱交換して送風空気の一部が加熱される。さらに、室内凝縮器１３から流出した冷媒は、暖房用固定絞り１４にて減圧されて室外熱交換器１６へ流入する。室外熱交換器１６へ流入した冷媒は送風ファン１６ａから送風された外気と熱交換して放熱する。

室外熱交換器１６から流出した冷媒は、三方弁２０を介して冷房用固定絞り１７へ流入し、冷房用固定絞り１７にて減圧膨張される。冷房用固定絞り１７にて減圧された低圧冷媒は室内蒸発器１８へ流入し、送風機３２から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。この冷媒の吸熱作用により、室内蒸発器１８を通過する送風空気が冷却されて除湿される。以降の作動は冷房モードと同様である。

上記の如く、除湿暖房モードでは、冷房モードと同様に、室内蒸発器１８にて冷却された送風空気を室内凝縮器１３にて加熱して車室内へ吹き出すことで、車室内の除湿暖房を行うことができる。この際、除湿暖房モードでは、開閉弁１５ａを閉じるので、冷房モードよりも室外熱交換器１６へ流入する冷媒の圧力および温度を低下させることができる。

従って、室外熱交換器１６における冷媒の温度と外気温Ｔａｍとの温度差を縮小して、室外熱交換器１６における冷媒の放熱量を低減できる。これにより、除湿暖房モードでは、室内凝縮器１３における冷媒の放熱量を増加させて、冷房モードよりも室内凝縮器１３における送風空気の加熱能力を向上させることができる。

（ｄ）除霜モード
除霜モードは、暖房モード時に室外熱交換器１６に着霜が生じていると判定されると開始される。このような着霜の判定は、様々な手法を採用できる。例えば、室外熱交換器後流温度センサ４３によって検出された室外熱交換器後流温度Ｔ１６が予め定めた基準温度（例えば、０℃）以下となった際に、室外熱交換器１６に着霜が生じていると判定してもよい。

除霜モードでは、空調制御装置１００が、開閉弁１５ａを開き、室外熱交換器１６の冷媒出口側とアキュムレータ１９の冷媒入口側とを接続するように三方弁２０の作動を制御する。さらに、空調制御装置１００が、室内蒸発器１８通過後の送風空気の全風量が室内凝縮器１３を迂回するようにエアミックスドア３４を変位させる。

これにより、図１の二重実線矢印に示すように、圧縮機１１（→室内凝縮器１３→バイパス通路１５）→室外熱交換器１６（→三方弁２０）→アキュムレータ１９→圧縮機１１の順に冷媒が循環するホットガスサイクルが構成される。なお、除霜モードでは、エアミックスドア３４の作用によって、送風空気が室内凝縮器１３へ流入しないので、室内凝縮器１３では冷媒は殆ど放熱しない。

また、本実施形態の三方弁２０は完全に冷媒回路を切り替えることができるので、除霜モードでは、室外熱交換器１６から流出した冷媒の全流量が圧縮機１１の吸入口側に配置されたアキュムレータ１９へ流入する。従って、僅かな流量の冷媒が冷房用固定絞り１７を介して室内蒸発器１８へ流れ込んでしまうことはない。

従って、除霜モード時のヒートポンプサイクル１０では、圧縮機１１にて圧縮された高圧高温冷媒は、室外熱交換器１６へ流入して放熱する。これにより、室外熱交換器１６が加熱されて室外熱交換器１６の除霜が実現される。室外熱交換器１６から流出した冷媒は、三方弁２０を介してアキュムレータ１９へ流入する。アキュムレータ１９にて気液分離された気相冷媒は、圧縮機１１に吸入される。

本実施形態の車両用空調装置１は、以上の如く作動して、車室内の冷房、暖房および除湿暖房を実現することができるとともに、室外熱交換器１６に着霜が生じた際に、除霜モードの運転を実行することで室外熱交換器１６を除霜することもできる。

さらに、本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、冷媒回路切替え手段である三方弁２０が、暖房モード時および除霜モード時に室外熱交換器１６から流出した冷媒の全流量を室内蒸発器１８を迂回させて圧縮機１１の吸入口側へ導く冷媒回路に切り替えるので、僅かな流量の冷媒が室内蒸発器１８へ流れ込むことを防止できる。従って、冷媒に混入している冷凍機油が室内蒸発器１８内に滞留してしまう、いわゆる冷凍機油の寝込み現象が発生してしまうことを抑制できる。

その結果、圧縮機１１へ供給される冷凍機油の量が減少してしまうことを抑制できるので、圧縮機１１の保護を図ることができる。さらに、冷凍機油の寝込み現象によって室内蒸発器１８の熱交換性能が低下してしまうことを抑制して、暖房モードあるいは除霜モードから冷房モードあるいは除湿暖房モードに切り替えた際に室内蒸発器１８にて発揮される冷却能力が低下してしまうことを抑制できる。

また、本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、冷媒回路切替え手段として、室外熱交換器１６の冷媒出口側と圧縮機１１の吸入口側（具体的には、アキュムレータ１９の入口側）とを接続する冷媒回路、および室外熱交換器１６の冷媒出口側と冷房用固定絞り１７の冷媒入口側とを接続する冷媒回路を切り替える三方弁２０を採用している。

従って、極めて容易に、暖房モード時に室外熱交換器１６ から流出した冷媒の全流量を圧縮機１１の吸入口側へ導く冷媒回路を実現できる。さらに、冷媒回路切替え手段を複数の開閉弁を組み合わせて構成する場合に対して、冷凍サイクル全体を簡素化できるとともに、冷媒回路を切り替える際の制御の複雑化を抑制できる。

また、本実施形態のヒートポンプサイクル１０では、暖房モード時のみならず、除霜モード時にも室外熱交換器１６から流出した冷媒の全流量を圧縮機１１の吸入口側へ導く冷媒回路に切り替えるので、より一層確実に、冷凍機油が室内蒸発器１８内に滞留してしまうことを抑制できる。

また、４１は高圧センサ、４２は蒸発器温度センサ、４３は室外熱交換器後流温度センサであり、夫々冷凍システムに既存のもの、つまり冷凍サイクルに必須のものである。上記実施形態においては、これら既存のセンサを利用しているので、新たにセンサを新設する必要がないと言う効果がある。

高圧センサ４１は、通常の冷房のみを行うエアコンサイクルでも存在し、圧縮機保護のため、高圧が高くなりすぎたときに、圧縮機１１を停止させるものである。同様の機器保護としてリリーフバルブがある。リリーフバルブによる機械的な保護は圧力が３．５ＭＰａで作動し、高圧センサ４１による制御装置１００のプログラムを介しての保護は、圧力が３．０４ＭＰａで作動するようになっている。

蒸発器温度センサ（エバポレータ後センサ）４２は、通常の冷房のみエアコンサイクルでも存在し、蒸発器１８が凍結するのを防止する機器保護を行い、かつ凍結臭の臭いを防止する。室外熱交換器後流温度センサ４３は、ヒートポンプサイクル特有のセンサであり、暖房時に室外熱交換器１６が着霜しているか否かを判定するものである。

この構成において問題になるのは、高圧弁を成す開閉弁１５ａの開から閉への切り替えと三方弁２０の流路の切り替えに伴う作動音の発生である。これらの弁は、流体が流れる一次側（上流側または高圧側）と二次側（下流側または低圧側）のそれぞれの圧力差（差圧）が大きいときに弁の作動を切替えると騒音が発生することが知られている。

従って、差圧をどのようにして計測または推定するかが重要である。差圧は、冷凍サイクル内に存在する冷媒量に関係する。この冷凍サイクルに注入された冷媒のうち、アキュムレータ１９には主として液冷媒が蓄積されており残りの冷媒はアキュムレータ１９外に存在する。アキュムレータ１９の液冷媒量は、圧縮機１１の回転数、外気温Ｔａｍ、蒸発器吸込み温度、送風機３２のブロア風量によって変わる。

また、差圧は、圧縮機１１を停止することで時間の経過に従ってゼロに収束していく。また高圧側の圧力（高圧圧力）は、高圧センサ４１で計測できる。この高圧圧力は、圧縮機１１が停止した後に最終的に、冷媒が流れる配管周辺温度である外気温Ｔａｍに関係した値（外気温Ｔａｍでの冷媒飽和圧力）となる。低圧側の圧力も外気温Ｔａｍでの冷媒飽和圧力となり、最終的に差圧がゼロとなるのである。

従って、低圧側の圧力（低圧圧力）は、上述のようにアキュムレータ１９の液冷媒量に関係するが、大略的には、外気温Ｔａｍの関数として決定されるとみなすことができ、高圧圧力と低圧圧力の圧力差である差圧の減少が算出可能となる。なお、圧縮機停止後、差圧が充分に小さくなっていく過程を均圧中と称することにする。

このように、外気温Ｔａｍの関数としての値まで低圧側の圧力が小さくなっていく。この第１実施形態においては、弁の切替えが判断された後、圧縮機１１を完全に停止させて、差圧が所定の圧力より小さくなったときに弁（高圧弁となる開閉弁１５ａと三方弁２０）を切替えることにより作動音を充分に小さくしている。この場合、冷房から暖房への切替え、暖房から冷房への切替えのいずれにおいても、同じ制御マップ（外気温と低圧圧力の変換マップ）から低圧圧力を演算する。

（第１実施形態の作動）
次に、フローチャートに基づいて、第１実施形態の作動を説明する。図２において、弁切替えロジックがスタートすると、ステップＳ０１で、暖房または冷房等の現在の運転状態、外気温センサ１０１で計測した外気温Ｔａｍ、蒸発器３１のフィンの温度（蒸発器温度）、高圧センサ４１で測定した高圧圧力、高圧弁（開閉弁）１５ａの開閉状態、三方弁２０の切替え状態、圧縮機１１の回転数（圧縮機回転数）、室外熱交換器１６の冷媒後流側の室外熱交換器後流温度センサ４３の値（室外熱交換器後流冷媒温度Ｔ１６）を取得する。

次に、ステップＳ０２において、ステップＳ０１で検出した各種の値に基づいて、運転モード変化（運転モードを変化させるために電動圧縮機１１を停止した直後）か、または、上記均圧中（均圧中のフラグが立っている）か否かを判定する。運転モード変化でも、均圧中でもないときは、ステップＳ０３において通常作動に戻り、弁切替えロジックを終了する。なお、この弁切替えロジックは１秒間に一回くらいの割合で繰り返し実行される。

ステップＳ０２において、運転モード変化、または、均圧中であると判断された場合は、ステップＳ０４に進み、差圧ΔＰＲＥの減少が算出される。この差圧ΔＰＲＥの減少程度の算出にあたり、前述のように外気温Ｔａｍの関数として制御マップを用いて低圧圧力が先ず推定される。そして、計測された高圧圧力から、推定された低圧圧力が減算されて、差圧ΔＰＲＥが算出される。この差圧ΔＰＲＥの値は差圧としては正確ではないが、弁開閉時の騒音の有無を判断する、すなわち、差圧ΔＰＲＥの減少程度を把握するには有益である。

次に、ステップＳ０５において、算出された差圧ΔＰＲＥが、所定の圧力より小さく充分に騒音を小さくできると判定されると、ステップＳ０６で弁の切替えが許可される。推定された差圧ΔＰＲＥが、所定の圧力より小さくなければ、ステップＳ０７において均圧中のフラグを立て、弁切替えロジックが終了する。

このように第１実施形態においては、ステップＳ０４における差圧ΔＰＲＥ算出において、高圧圧力が高圧センサの値から決定され、低圧圧力が外気温Ｔａｍに基づいて制御マップから決定され、高圧圧力と低圧圧力の差圧が算出されるから、演算が簡単である。つまり、実際は圧縮機１１の停止と共に上昇していく低圧圧力を、上昇しきった先の外気温Ｔａｍに基づく値として固定して演算している。従って、正確な差圧演算ではないが、差圧の減少を把握して騒音を低減するには有益である。

そして、上記実施形態においては、冷媒を圧縮する圧縮機１１と、冷媒を気化させて室内に向かう空調風を冷却する蒸発器１８と、冷媒の凝縮時の凝縮熱により発熱し空調風を加熱する凝縮器１３と、冷媒に室外の外気から熱を吸収する吸熱器としてまたは冷媒の熱を室外に放出する放熱器として作動する室外熱交換器１６と、外気の温度を検出する外気温検出手段１０１と、冷媒の流れを切替えて室外熱交換器１６の作動を切替えに伴うヒートポンプの運転状態の切替えを制御する切替弁１５ａ、２０、２０ａと、室外熱交換器１６の作動の切替えに伴うヒートポンプの運転状態の切替えを指示するともに、切替弁１５ａ、２０、２０ａの高圧側の圧力と低圧側の圧力との差である差圧が所定の圧力より小さくなったときに切替弁１５ａ、２０、２０ａの切替えを許可する制御手段１００とを備え、制御手段１００は、高圧側の圧力を冷媒が流れる高圧側に配置された高圧センサ４１の値から求め、低圧側の圧力を外気温検出手段１０１からの値に基づいて求める。

これによれば、ヒートポンプの運転状態の切替えに伴う切替弁の切替えを、切替弁前後の圧力差が騒音なしと判断される圧力以下になった場合に行うため、騒音の発生を抑制できる。また、高圧側の圧力を高圧センサの値から求め、低圧側の圧力を外気温検出手段からの値に基づいて求めるから、運転状態の切替えが指示されてから、切替弁が切替わるまでの時間を短くすることができ、冷房または暖房等の効果が遅滞なく発揮される。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１および図２を援用し、更に図３および図４を用いて説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。第２実施形態は、低圧側の圧力の推定が第１実施形態よりも複雑で精緻である。そして、運転切替えのために圧縮機１１の停止指令が出て、圧縮機１１が停止する直前の、あるいは停止した直後の低圧圧力の初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）を冷房時（これから暖房運転に切替わる時）には蒸発器３１のフィン温度センサ４２の値（蒸発器温度）から求める。また、運転切替えのために圧縮機１１が停止する直前の低圧圧力の初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）を暖房時（これから冷房運転に切替わる時）には、室外熱交換器後流温度センサ４３の温度から推定するものである。

以下詳細に説明する。前述の説明において、高圧圧力は、空調制御装置１００から運転切替えのための弁切替え指示が出され圧縮機１１が停止した後の経過時間（タイマーでカウントしている）と共に下降し、最終的に、冷媒が流れる配管周辺温度である外気温Ｔａｍに関係した値（外気温Ｔａｍでの冷媒飽和圧力）となる。一方、低圧圧力は、経過時間と共に上昇し外気温Ｔａｍでの冷媒飽和圧力となり、最終的に（後述する飽和時間Ｔｉｍ後に）差圧がゼロとなる。

図３（ａ）は、低圧圧力が経過時間ゼロの初期圧力（ＰＲＥＡＣＭともいう）の状態から外気温Ｔａｍでの冷媒飽和圧力（ＰＲＥＴＡＭとも言う）に近付いていく状態を直線的に近似して表している。つまり、実際の低圧圧力の変化は、図３（ａ）のような折れ線上の変化でなく、指数関数的な変化であるが、直線的に近似して制御マップとして表している。

外気温Ｔａｍでの冷媒飽和圧力（ＰＲＥＴＡＭ）は、外気温Ｔａｍに応じて制御マップで決定することができる。低圧側の経過時間ゼロのときの初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）は、蒸発器１８のフィン温度を検出する蒸発器温度センサ４２の値（蒸発器温度）から制御マップで求めることができる。この場合には、図４に示す冷媒の温度圧力変換マップを用いる。

また、図３（ａ）の飽和時間Ｔｉｍは、冷房モード時は図３（ｂ）、冷房モード時以外は図３（ｃ）に基づいて外気温Ｔａｍの関数として算出する。図３（ｂ）は、冷凍サイクルの運転モードが冷房のときの外気温Ｔａｍと飽和時間Ｔｉｍとの関係を示す制御マップである。また図３（ｃ）は、冷凍サイクルの運転モードが冷房以外のときの外気温Ｔａｍと飽和時間Ｔｉｍとの関係を示す制御マップである。外気温Ｔａｍの上昇につれて飽和時間Ｔｉｍが増加する。なお、冷房以外のときに用いる図３（ｃ）のマップは、図３（ｂ）の冷房時に用いるマップに比べて、同じ外気温であってもマップから演算される飽和時間Ｔｉｍが長くなるように設定されている。

次に、図４について説明する。冷媒の温度から冷媒の圧力を求めるには、図４（ａ）の温度圧力換算マップを使用する。冷媒の種類（ＨＦＣ１３４ａ、１２３４ｙｆ）に応じて若干マップの値が異なる。または、図４（ｂ）の温度圧力換算表の値（ポイント値）をメモリから読み出して、ポイント値とポイント値の間の値が直線補完により求められるようにしてもよい。

この第２実施形態における差圧ΔＰＲＥの算出について詳しく説明する。先ず、そのときの冷凍サイクルの運転モードが冷房か、冷房以外かを判定し、冷房のときは図３（ｂ）の制御マップにより、冷房以外のときは図３（ｃ）の制御マップにより、先ず、圧縮機１１が運転切替えのために停止してから冷媒圧力が飽和するまでの最終的な経過時間である飽和時間Ｔｉｍを求める。

また、前述のように、図３（ａ）の外気温Ｔａｍでの冷媒飽和圧力（ＰＲＥＴＡＭ）をマップに基づいて求める。また、低圧側の経過時間ゼロのときの初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）を蒸発器温度センサ４２の値と制御マップとに基づいて求める。そして、図３（ａ）の圧縮機１１が停止した後に経過時間ともに最終的に、外気温Ｔａｍでの冷媒飽和圧力に低圧圧力が変化していく状態を直線的（または曲線的）に近似した図３（ａ）の制御マップを完成する。

図２のステップＳ０４における差圧ΔＰＲＥの算出においては、その算出のときの経過時間Ｔｉから図３（ａ）の制御マップを用いて二点鎖線のように低圧圧力を求める。そして、そのときの高圧圧力と求めた低圧圧力の差を差圧ΔＰＲＥとする。

第２実施形態においては、空調制御装置（エアコンＥＣＵ）１００は、現在の運転状態（暖房、冷房等）を取得し、更に、外気温Ｔａｍ、蒸発器温度（蒸発器フィン温度）、高圧圧力、高圧弁（開閉弁）１５ａのオンオフ状態、三方弁２０の切替え状態、圧縮機１１の回転数、室外熱交換器後流温度Ｔ１６を取得する。

そして、モード切替え判定を行い、冷房から暖房、暖房から冷房、暖房から除湿等、弁の状態を切替えるモード変化かどうかを判定する。次に、差圧ΔＰＲＥ（高圧圧力−低圧圧力）を算出する。

なお、圧縮機１１が停止した後、アキュムレータ１９の液冷媒が蒸発し、低圧圧力は最終的に外気温Ｔａｍによる冷媒飽和圧に落ち着くが、この落ち着くまでの時間である飽和時間Ｔｉｍは、アキュムレータの液冷媒量およびアキュムレータ外に存在する冷媒量に関係する。従って、飽和時間Ｔｉｍは、厳密には外気温Ｔａｍのみでなく、圧縮機１１の回転数、蒸発器18の吸込み空気温度、送風機３２の風量等にも関係するが、主として外気温Ｔａｍに関係するとして簡略化して演算している。また、第２実施形態においては、飽和時間Ｔｉｍを図３（ｂ）および図３（ｃ）のように運転モード（冷房またはそれ以外）でわけて外気温Ｔａｍの関数として制御マップで演算している。

そして、援用する図２のステップＳ０５での差圧判定は、弁の前後圧力差（差圧）が所定の圧力より小さく音か実質しないと予想されるか否かで判断する。また、弁の差圧が所定の圧力より小さくない場合は、ステップＳ０７で均圧中と判定し均圧中フラグを立てる（均圧中フラグ＝１）。弁の前後圧力差が所定の圧力より小さければ、均圧終了とし、ステップＳ０６で、弁を切替ることを許可し、弁（三方弁５２、高圧弁１５ａ）の弁作動を切替える（均圧中フラグ＝０とする）。

従来は、所定の遅延時間後にて弁を切替えていたので、その設定遅延時間が短すぎると音が大きく、ユーザに故障したと不安感を与える。また、設定遅延時間が長すぎると、切替え後の冷房、暖房が効果を発揮するまでの時間が長くなるため、冷える、暖まるまで相当の時間がかかるという問題があった。しかし、この第２実施形態によれば、差圧の演算と演算された差圧の判定により、充分に音がしないと判断されれば、直ちに弁を切替えることができるため、騒音の解消と共に、冷えるまたは暖まるまでの時間短縮を行うことができる。なお、図３（ａ）の温度勾配は直線近似とせずに、ｎ次関数や指数関数を用いた曲線近似としてもよい。

また、上述のように、運転切替えのために圧縮機１１が停止する直前の低圧圧力の初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）を蒸発器１８のフィン温度センサ４２の値（蒸発器温度）からマップを用いて求めたが、暖房運転のときのように、高圧弁（開閉弁）１５ａが閉じて暖房用固定絞り１４が流路を絞っているときには、室外熱交換器後流温度センサ４３の温度Ｔ１６から運転切替えのために圧縮機１１が停止する直前の低圧圧力の初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）を推定する。この場合も、図４の冷媒の温度圧力変換マップを用いる。

上記第２実施形態においては、制御手段１００は、低圧側の圧力を外気温検出手段１０１からの値Ｔａｍと、運転状態の切替えに伴う圧縮機１１の停止からの経過時間Ｔｉと、更に圧縮機１１の停止時における初期の低圧圧力である初期圧力ＰＲＥＡＣＭとに基づいて差圧を求める。

これによれば、外気温（Ｔａｍ）から冷媒飽和圧力（ＰＲＥＴＡＭ）と飽和に至るまでの時間である飽和時間（Ｔｉｍ）を求め、更に、圧縮機停止からの経過時間と、圧縮機の停止時における初期の低圧圧力である初期圧力に基づいて求めるから、更に正確に低圧側の圧力ひいては差圧を正確に求めることができ、切替弁が切替わるまでの時間を一層短くすることができ、冷房または暖房等の効果が遅滞なく発揮される。

また、初期圧力ＰＲＥＡＣＭは、蒸発器１８の温度から温度圧力変換して求める。従って、低圧圧力センサが無くても、蒸発器の温度から、温度圧力変換して初期圧力を求めることができる。

あるいは、上記のようにして初期圧力ＰＲＥＡＣＭが求められない運転状態においては、初期圧力ＰＲＥＡＣＭは、室外熱交換器１６を通過した後の冷媒の温度である室外熱交換器後流温度Ｔ１６から温度圧力変換して求める。従って、低圧圧力センサが無くても、室外熱交換器後流温度から温度圧力変換して初期圧力を求めることができる。

更に、制御手段１００は、外気温検出手段１０１からの値Ｔａｍと運転状態の切替えに伴う圧縮機１１の停止からの経過時間Ｔｉと、更に圧縮機１１の停止時における初期の低圧圧力である初期圧力ＰＲＥＡＣＭとに基づいて、低圧圧力が初期圧力ＰＲＥＡＣＭから経過時間Ｔｉと共に立ち上がり外気温検出手段１０１からの値に基づく冷媒飽和圧力ＰＲＥＴＡＭにいたる状態を示す制御マップを形成している。そして、該制御マップに基づいて、低圧側の圧力を求め、更に高圧側の圧力と低圧側の圧力との差である差圧を求める。

これによれば、経過時間と共に立ち上がり外気温検出手段からの値に基づく冷媒飽和圧力にいたる状態を示す制御マップに基づいて差圧を求めるから、更に正確に任意の経過時間での差圧を正確に求めることができ、切替弁が切替わるまでの時間を一層短くすることができ、冷房または暖房等の効果が遅滞なく発揮される。

なお、図３（ａ）の制御マップを使用しなくても、経過時間Ｔｉに比例して低圧圧力が初期圧力ＰＲＥＡＣＭから上昇し、飽和時間に達したとき（Ｔｉｍ＝Ｔｉ）、低圧圧力が外気温Ｔａｍに基づく飽和圧力になるとして、比例計算で低圧圧力を求めることもできる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものである。

（１）上述の実施形態では、少なくとも暖房モード時に、室外熱交換器１６から流出した冷媒の全流量を圧縮機１１の吸入口側（具体的には、アキュムレータ１９の入口側）へ導く冷媒回路に切り替える冷媒回路切替え手段として、三方弁２０を採用した例を説明したが、冷媒回路切替え手段はこれに限定されない。

例えば、室外熱交換器１６から圧縮機１１の吸入側へ至る冷媒通路および室外熱交換器１６から室内蒸発器１８の冷媒入口側へ至る冷媒通路の双方に、開閉弁１５ａと同様の構成の複数の開閉弁を配置し、いずれか一方を開き、他方を閉じるようにしてもよい。また、図５に示すように三方弁２０を廃止して、四方弁２０ａを採用してもよい。この場合は、４つの冷媒流入出口のうちの１つを閉塞させて用いればよい。

（２）上述の実施形態では、冷房モード、暖房モードおよび除霜モード等の冷媒回路を切替え可能に構成されたヒートポンプサイクル１０を説明したが、もちろん、ヒートポンプサイクル１０は、除霜モード等の冷媒回路への切替え機能を有することなく、冷房モードおよび暖房モードの２つの冷媒回路を択一的に切替え可能に構成されていてもよい。

（３）上述の実施形態では、圧縮機１１として電動圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機１１の形式はこれに限定されない。例えば、ベルトおよび電磁クラッチ等を介してエンジンから駆動力を得る圧縮機１１を採用してもよい。従って、本発明の車両用空調装置１の適用は電気自動車に限定されることなく、内燃機関（エンジン）および走行用電動モータの双方から走行用の駆動力を得て走行するハイブリッド車両や、内燃機関から走行用の駆動力を得て走行する通常の車両に適用することができる。

（４）上述の実施形態では、本発明のヒートポンプサイクル１０を車両用空調装置１に適用した例を説明したが、本発明のヒートポンプサイクル１０の適用はこれに限定されない。例えば、据え置き型の空調装置に適用してもよい。さらに、飲料水等を加熱あるいは冷却する給水器等に適用してもよい。この場合は、熱交換対象流体は飲料水となる。

１１ 圧縮機
１３ 凝縮器
１５ａ、２０、２０ａ 開閉弁、三方弁、四方弁（切替弁）
１６ 室外熱交換器
１８ 蒸発器
４１ 高圧センサ
４２ 蒸発器温度センサ（蒸発器フィン温度センサ）
４３ 室外熱交換器後流温度センサ
１００ 空調制御装置（制御装置または制御手段）
１０１ 外気温センサ（外気温検出手段）

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機（１１）と、
   前記冷媒を気化させて室内に向かう空調風を冷却する蒸発器（１８）と、
   前記蒸発器の冷媒出口に、入口が接続され、内部に流入した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器であり、出口は、前記圧縮機の吸入口が接続されたアキュムレータ（１９）と、
   前記冷媒の凝縮時の凝縮熱により発熱し前記空調風を加熱する凝縮器（１３）と、
   前記冷媒に室外の外気から熱を吸収する吸熱器として、または、前記冷媒の熱を室外に放出する放熱器として作動する室外熱交換器（１６）と、
   前記外気の温度を検出する外気温検出手段（１０１）と、
   前記冷媒の流れを切替えて前記室外熱交換器（１６）の作動を切替えに伴うヒートポンプの運転状態の切替えを制御する切替弁（１５ａ、２０、２０ａ）と、
   前記室外熱交換器（１６）の作動の切替えに伴うヒートポンプの運転状態の切替えを指示するとともに、前記切替弁（１５ａ、２０、２０ａ）の高圧側の圧力と低圧側の圧力との差である差圧が所定の圧力より小さくなったときに前記切替弁（１５ａ、２０、２０ａ）の切替えを許可する制御手段（１００）と、を備え、
   前記制御手段（１００）は、前記高圧側の圧力を前記冷媒が流れる高圧側に配置された高圧センサ（４１）の値から求め、前記外気温検出手段（１０１）からの値（Ｔａｍ）と、前記運転状態の切替えに伴う前記圧縮機（１１）の停止からの経過時間（Ｔｉ）と、更に前記圧縮機（１１）の停止時における初期の低圧圧力である初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）とに基づいて前記低圧側の圧力を求め、更に前記高圧側の圧力と前記低圧側の圧力との差である前記差圧を求めることを特徴とする冷凍サイクル制御装置。
2. 前記制御手段（１００）は、前記外気温検出手段（１０１）からの値（Ｔａｍ）と前記運転状態の切替えに伴う前記圧縮機（１１）の停止からの経過時間（Ｔｉ）と、更に前記圧縮機（１１）の停止時における初期の低圧圧力である初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）とに基づいて、前記低圧圧力が前記初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）から前記経過時間（Ｔｉ）と共に立ち上がり前記外気温検出手段（１０１）からの値に基づく冷媒飽和圧力（ＰＲＥＴＡＭ）にいたる状態を示す制御マップを形成し、該制御マップに基づいて、前記低圧側の圧力を求め、更に前記高圧側の圧力と前記低圧側の圧力との差である前記差圧を求めることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル制御装置。
3. 前記初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）は、前記蒸発器（１８）の温度から温度圧力変換して求め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制御装置。
4. 前記初期圧力（ＰＲＥＡＣＭ）は、前記室外熱交換器（１６）を通過した後の冷媒の温度である室外熱交換器後流温度（Ｔ１６）から温度圧力変換して求め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制御装置。

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