JP6228066B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子膨張弁を使用した冷媒回路を有する冷凍装置に関するものである。

従来よりこの種冷凍装置、例えば自動車（車両）の車室内を空調する車両用空気調和装置では、冷媒回路を循環する冷媒の絞り手段として電子膨張弁が使用されている。この電子膨張弁は、コイルに所定数のパルスを通電することで、弁開度を調整するものであるが、通電によりコイルは自己発熱するため、コイルの温度が上昇する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１７６６６０号公報

図１３は係る電子膨張弁のコイルへの通電率（％）とコイル温度（℃）の関係を示した図である。この図において、横軸は電子膨張弁のコイルへの通電率、縦軸はコイルの温度（コイル温度）である。また、ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍはコイルの耐熱温度であり、一般的には＋１５０℃程である。更に、電子膨張弁が設けられる自動車のエンジンルームは、最高で＋１２０℃程の高温環境となるため、測定時の電子膨張弁の周囲温度は最悪環境の＋１２０℃（例）に設定している。

この図からも明らかな如く、コイル温度は通電率の増大に伴って一次関数的に上昇する。そして、通電率が４０％まで上昇すると、コイル温度は耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍを超えてしまうことになる。電子膨張弁のコイルが耐熱温度を超えてしまうと、焼損等が発生するため、電子膨張弁の耐久性が著しく損なわれる結果となる。そこで、耐熱性の高い電子膨張弁を採用すると、今度は部品コストが著しく高騰してしまうという問題があった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、冷媒回路に使用される電子膨張弁の耐久性を安価に改善することができる冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明の冷凍装置は、電子膨張弁を備えた冷媒回路を有するものであって、電子膨張弁のコイルへの通電を制御する制御手段を備え、この制御手段は、電子膨張弁のコイルの温度が所定値を超えないよう、当該電子膨張弁の動作を制限する動作制限制御を実行することを特徴とする。

請求項２の発明の冷凍装置は、上記発明において制御手段は、動作制限制御において、電子膨張弁の制御周期を長くし、且つ、当該電子膨張弁の動作量を所定の制限値以内に抑制することにより通電率を制限することを特徴とする。

請求項３の発明の冷凍装置は、上記発明において制御手段は、コイルの温度が所定値に上昇した場合、動作制限制御を実行することを特徴とする。

請求項４の発明の冷凍装置は、上記発明において制御手段は、電子膨張弁のコイルへの通電状況と、当該電子膨張弁の周囲温度又は当該周囲温度で想定される最高温度とに基づき、コイルの温度を推定することを特徴とする。

請求項５の発明の冷凍装置は、請求項２の発明において制御手段は、電子膨張弁の周囲温度が高い条件、自動車の車室内空調を行うときのエンジン冷却水の温度が高い条件、自動車の車室内空調を行うときのエンジン潤滑油温度が高い条件、自動車の車室内空調を行うときのエンジン吸入空気温度が高い条件、自動車の車室内空調を行うときの車速が遅く且つ外気温度が高い条件、のうちの何れか、又は、それらの組み合わせ、若しくは、それらの全てが成立する場合、動作制限制御を実行することを特徴とする。

請求項６の発明の冷凍装置は、請求項３乃至請求項５の発明において制御手段は、動作制限制御を実行しているとき、電子膨張弁の動作量が制限値に対して余裕がある場合、動作制限制御を解除し、又は、制限値を大きくすることを特徴とする。

請求項７の発明の冷凍装置は、請求項３乃至請求項５の発明において制御手段は、動作制限制御を実行しているとき、制限値と電子膨張弁の動作量との差を積算すると共に、当該積算値が拡大した場合、動作制限制御を解除し、又は、制限値を大きくすることを特徴とする。

請求項８の発明の冷凍装置は、上記各発明において制御手段は、動作状態の過渡期には動作制限制御を実行しないことを特徴とする。

請求項９の発明の冷凍装置は、上記各発明において制御手段は、電子膨張弁の弁開度を初期位置に戻す際には動作制限制御を実行しないことを特徴とする。

請求項１０の発明の冷凍装置は、上記各発明において制御手段は、冷媒回路により暖房を行うモード、及び／又は、除湿暖房を行うモードでは、動作制限制御を実行しないことを特徴とする。

本発明によれば、電子膨張弁を備えた冷媒回路を有する冷凍装置において、電子膨張弁のコイルへの通電を制御する制御手段を備え、この制御手段が、電子膨張弁のコイルの温度が所定値を超えないよう、当該電子膨張弁の動作を制限する動作制限制御を実行するようにしたので、通電に伴う自己発熱によって電子膨張弁のコイルの温度がそれの耐熱温度を超える不都合を未然に回避し、耐久性の向上を図ることが可能となる。

これは特に使用環境が最悪となる車両用空気調和装置で使用される電子膨張弁において、顕著な効果を奏する。また、耐熱性の高い電子膨張弁に変更する必要もなくなるので、生産コストが高騰する不都合も防止することが可能となるものである。

この場合、請求項２の発明の如く制御手段が、動作制限制御において、電子膨張弁の制御周期を長くし、且つ、当該電子膨張弁の動作量を所定の制限値以内に抑制することで通電率を制限するようにすれば、的確且つ効果的に電子膨張弁のコイル温度の上昇を抑制することが可能となる。

そして、請求項３の発明の如く制御手段が、コイルの温度が所定値に上昇した場合に動作制限制御を実行するようにすれば、この所定値を電子膨張弁のコイルの耐熱温度以下に設定することで、コイルの温度が耐熱温度を超えてしまう不都合を確実に回避することが可能となる。

この場合、請求項４の発明の如く制御手段が、電子膨張弁のコイルへの通電状況と、当該電子膨張弁の周囲温度又は当該周囲温度で想定される最高温度とに基づき、コイルの温度を推定するようにすれば、電子膨張弁の周囲温度が検出できる場合には、当該周囲温度に自己発熱分を加えた温度をコイルの温度として推定することができる。一方、周囲温度が検出できない場合には、周囲温度として想定される最高温度に自己発熱分を加えた温度をコイルの温度として推定することができ、何れの場合にも電子膨張弁のコイル温度を検出するための格別なセンサを設けること無く、電子膨張弁の保護を図って、その耐久性を向上させることができるようになる。

他方、請求項５の発明の如く制御手段が、電子膨張弁の周囲温度が高い条件、自動車の車室内空調を行うときのエンジン冷却水の温度が高い条件、自動車の車室内空調を行うときのエンジン潤滑油温度が高い条件、自動車の車室内空調を行うときのエンジン吸入空気温度が高い条件、自動車の車室内空調を行うときの車速が遅く且つ外気温度が高い条件、のうちの何れか、又は、それらの組み合わせ、若しくは、それらの全てが成立する場合に、動作制限制御を実行するようにしても良い。これらは何れも電子膨張弁のコイルの温度が上昇し易い条件であるため、係る条件の成立によって動作制限制御を実行するようにしても、効果的に電子膨張弁の保護を図ることが可能となる。

また、請求項６の発明によれば、請求項３乃至請求項５の発明において、制御手段が動作制限制御を実行しているとき、電子膨張弁の動作量が制限値に対して余裕がある場合、動作制限制御を解除し、又は、制限値を大きくするようにしたので、動作制限制御中に制限値に対して電子膨張弁の動作量が十分に余裕があるときには解除又は制限値を大きくし、不必要な動作制限を回避して、応答性の悪化を必要最小限に抑えることができるようになる。

また、請求項７の発明によれば、請求項３乃至請求項５の発明において、制御手段が動作制限制御を実行しているとき、制限値と電子膨張弁の動作量との差を積算すると共に、当該積算値が拡大した場合、動作制限制御を解除し、又は、制限値を大きくするようにしたので、動作制限制御中に電子膨張弁の動作量が制限値に対して十分に小さくなっているときには解除又は制限値を大きくし、不必要な動作制限を回避して、応答性の悪化を必要最小限に抑えることができるようになる。

以上の発明において請求項８の発明の如く制御手段が、動作状態の過渡期には動作制限制御を実行しないようにすれば、運転開始初期や設定が変更されたとき等の過渡期に迅速に電子膨張弁を動作させることが可能となり、制御性を担保することが可能となる。

また、請求項９の発明の如く制御手段が、電子膨張弁の弁開度を初期位置に戻す際には動作制限制御を実行しないようにすれば、電子膨張弁の所謂イニシャライズを迅速に行って、制御性を担保することが可能となる。

また、請求項１０の発明の如く制御手段が、冷媒回路により暖房を行うモード、及び／又は、除湿暖房を行うモードでは、動作制限制御を実行しないようにすれば、電子膨張弁のコイルの周囲温度が低くなる環境下では動作制限制御を実行せずに制御性を担保することが可能となる。

本発明を適用した冷凍装置の一実施形態としての車両用空気調和装置の構成図である。 図１の車両用空気調和装置のコントローラの電気回路のブロック図である。 図２のコントローラの暖房モードにおける室外膨張弁（電子膨張弁）制御に関する制御ブロック図である。 図２のコントローラの除湿暖房モードにおける室外膨張弁制御に関する制御ブロック図である。 図２のコントローラの除湿冷房モード／冷房モードにおける室外膨張弁制御に関する制御ブロック図である。 図１の室外膨張弁の通電率と作動可能時間の関係を示す図である。 図１の室外膨張弁の通電率と制限値の関係を示す図である。 図２のコントローラの室外膨張弁のコイル温度推定に関する制御ブロック図である。 図２のコントローラの動作制限制御に関する制御ブロック図である（実施例１）。 図２のコントローラの動作制限制御に関する他の実施例の制御ブロック図である（実施例２）。 図２のコントローラの動作制限制御に関するもう一つの他の実施例の制御ブロック図である（実施例３）。 図２のコントローラの動作制限制御に関する更にもう一つの他の実施例の制御ブロック図である（実施例４）。 電子膨張弁のコイルの通電率とコイルの温度との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の冷凍装置の一実施例としての車両用空気調和装置１の構成図を示している。この場合、本発明を適用する実施例の車両は、エンジン（内燃機関）を有さない電気自動車（ＥＶ）であって、バッテリに充電された電力で走行用の電動モータを駆動して走行するものであり（何れも図示せず）、本発明の車両用空気調和装置１も、バッテリの電力で駆動されるものとする。

即ち、実施例の車両用空気調和装置１は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路を用いたヒートポンプ運転により暖房を行い、更に、除湿暖房や除湿冷房、冷房等の各運転モードを選択的に実行するものである。尚、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効である。更には、エンジンで走行する通常の自動車にも本発明は適用可能であり、エンジンルームの温度環境を考慮すると、以下に説明する本発明はこれらエンジンを備えた自動車にとって特に有効と考えられる。

実施例の車両用空気調和装置１は、電気自動車の車室内の空調（暖房、冷房、除湿、及び、換気）を行うものであり、冷媒を圧縮して昇圧する電動式の圧縮機２と、車室内空気が通気循環されるＨＶＡＣユニット１０の空気流通路３内に設けられて圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒を車室内に放熱させる放熱器４と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電子膨張弁から成る室外膨張弁（ＥＣＣＶ）６と、冷房時には放熱器として機能し、暖房時には蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器７と、冷媒を減圧膨張させる電子膨張弁から成る室内膨張弁８と、空気流通路３内に設けられて冷房時及び除湿暖房時に車室内外から冷媒に吸熱させる吸熱器９と、吸熱器９における蒸発能力を調整する蒸発能力制御弁１１と、アキュムレータ１２等が冷媒配管１３により順次接続され、冷媒回路Ｒが構成されている。

尚、圧縮機２、室外膨張弁６、室外熱交換器７は車室外のエンジンルームに設置されるものである。また、室外熱交換器７には、車両の停止時に外気と冷媒とを熱交換させるための室外送風機１５が設けられている。ここで、電気自動車の場合にはエンジンは存在しないが、走行用のモータ他の各機器が設置される車室外空間を本発明ではエンジンルームと称する。また、通常の自動車、ハイブリッド自動車の場合には、エンジンが設置される空間であることは云うまでもない。

また、室外熱交換器７は冷媒下流側にヘッダー部１４と過冷却部１６を順次有し、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは冷房時に開放される電磁弁（開閉弁）１７を介してヘッダー部１４に接続され、過冷却部１６の出口が逆止弁１８を介して室内膨張弁８に接続されている。尚、ヘッダー部１４及び過冷却部１６は構造的に室外熱交換器７の一部を構成しており、逆止弁１８は室内膨張弁８側が順方向とされている。

また、逆止弁１８と室内膨張弁８間の冷媒配管１３Ｂは、吸熱器９の出口側に位置する蒸発能力制御弁１１を出た冷媒配管１３Ｃと熱交換関係に設けられ、両者で内部熱交換器１９を構成している。これにより、冷媒配管１３Ｂを経て室内膨張弁８に流入する冷媒は、吸熱器９を出て蒸発能力制御弁１１を経た低温の冷媒により冷却（過冷却）される構成とされている。

また、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｄは、暖房時に開放される電磁弁（開閉弁）２１を介して内部熱交換器１９の下流側における冷媒配管１３Ｃに連通接続されている。更に、放熱器４の出口側の冷媒配管１３Ｅは室外膨張弁６の手前で分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｆは除湿時に開放される電磁弁（開閉弁）２２を介して逆止弁１８の下流側の冷媒配管１３Ｂに連通接続されている。

また、吸熱器９の空気上流側における空気流通路３には、内気吸込口と外気吸込口の各吸込口（図１では代表して吸込口２５で示す）が形成されており、この吸込口２５には空気流通路３内に導入する空気を車室内の空気である内気（内気循環モード）と、車室外の空気である外気（外気導入モード）とに切り換える吸込切換ダンパ２６が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ２６の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路３に送給するための室内送風機（ブロワファン）２７が設けられている。

また、図１において２３は実施例の車両用空気調和装置１に設けられた補助加熱手段としての熱媒体循環回路を示している。この熱媒体循環回路２３は循環手段を構成する循環ポンプ３０と、熱媒体加熱電気ヒータ３５と、空気流通路３の空気の流れに対して、放熱器４の空気上流側となる空気流通路３内に設けられた熱媒体−空気熱交換器４０とを備え、これらが熱媒体配管２３Ａにより順次環状に接続されている。尚、この熱媒体循環回路２３内で循環される熱媒体としては、例えば水、ＨＦＯ−１２３４ｙｆのような冷媒、クーラント等が採用される。

そして、循環ポンプ３０が運転され、熱媒体加熱電気ヒータ３５に通電されて発熱すると、この熱媒体加熱電気ヒータ３５により加熱された熱媒体が熱媒体−空気熱交換器４０に循環されるよう構成されている。即ち、この熱交換器循環回路２３の熱媒体−空気熱交換器４０が所謂ヒータコアとなり、車室内の暖房を補完する。係る熱媒体循環回路２３を採用することで、搭乗者の電気的な安全性を向上させている。

また、熱媒体−空気熱交換器４０及び放熱器４の空気上流側における空気流通路３内には、内気や外気の放熱器４への流通度合いを調整するエアミックスダンパ２８が設けられている。更に、放熱器４の空気下流側における空気流通路３には、フット、ベント、デフの各吹出口（図１では代表して吹出口２９で示す）が形成されており、この吹出口２９には上記各吹出口から空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ３１が設けられている。

次に、図２において３２はマイクロコンピュータから構成された制御手段としてのコントローラ（ＥＣＵ）であり、このコントローラ３２の入力には車両の外気温度を検出する外気温度センサ３３と、室外膨張弁６の周囲温度である前述したエンジンルームの温度を検出するエンジンルーム温度センサ３４と、吸込口２５から空気流通路３に吸い込まれる温度を検出するＨＶＡＣ吸込温度センサ３６と、車室内の空気（内気）の温度を検出する内気温度センサ３７と、車室内の空気の湿度を検出する内気湿度センサ３８と、車室内の二酸化炭素濃度を検出する室内ＣＯ₂濃度センサ３９と、吹出口２９から車室内に吹き出される空気の温度を検出する吹出温度センサ４１と、圧縮機２の吐出冷媒圧力を検出する吐出圧力センサ４２と、圧縮機２の吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ４３と、圧縮機２の吸込冷媒圧力を検出する吸込圧力センサ４４と、放熱器４の温度（放熱器４自体の温度、又は、放熱器４にて加熱された空気の温度）を検出する放熱器温度センサ４６と、放熱器４の冷媒圧力（放熱器４内、又は、放熱器４を出た冷媒の圧力）を検出する放熱器圧力センサ４７と、吸熱器９の温度（吸熱器９自体、又は、吸熱器９にて冷却された空気の温度）を検出する吸熱器温度センサ４８と、吸熱器９の冷媒圧力（吸熱器９内、又は、吸熱器９を出た冷媒の圧力）を検出する吸熱器圧力センサ４９と、車室内への日射量を検出するための例えばフォトセンサ式の日射センサ５１と、車両の移動速度（車速）を検出するための車速センサ５２と、温度や運転モードの切り換えを設定するための空調操作部５３と、室外熱交換器７の温度を検出する室外熱交換器温度センサ５４と、室外熱交換器７の冷媒圧力を検出する室外熱交換器圧力センサ５６の各出力が接続されている。

また、コントローラ３２の入力には更に、熱媒体循環回路２３の熱媒体加熱電気ヒータ３４の温度を検出する熱媒体加熱電気ヒータ温度センサ５０と、熱媒体−空気熱交換器４０の温度を検出する熱媒体−空気熱交換器温度センサ５５の各出力も接続されている。

一方、コントローラ３２の出力には、前記圧縮機２と、室外送風機１５と、室内送風機（ブロワファン）２７と、吸込切換ダンパ２６と、エアミックスダンパ２８と、吸込口切換ダンパ３１と、室外膨張弁６、室内膨張弁８と、各電磁弁２２、１７、２１と、循環ポンプ３０と、熱媒体加熱電気ヒータ３５と、蒸発能力制御弁１１が接続されている。そして、コントローラ３２は各センサの出力と空調操作部５３にて入力された設定に基づいてこれらを制御する。

以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置１の動作を説明する。コントローラ３２は実施例では大きく分けて暖房モード（冷媒回路Ｒにより暖房を行うモード）と、除湿暖房モード（冷媒回路Ｒにより除湿暖房を行うモード）と、内部サイクルモードと、除湿冷房モードと、冷房モードの各運転モードを切り換えて実行する。先ず、各運転モードにおける冷媒の流れについて説明する。

（１）暖房モード
コントローラ３２により或いは空調操作部５３へのマニュアル操作により暖房モードが選択されると、コントローラ３２は電磁弁２１を開放し、電磁弁１７、電磁弁２２を閉じる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が熱媒体−空気熱交換器４０及び放熱器４に通風される状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は熱媒体−空気熱交換器４０により加熱された後（熱媒体循環回路２３が作動している場合）、放熱器４内の高温冷媒により加熱される。一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。

放熱器４内で液化した冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至り、そこで減圧された後、室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気中から熱を汲み上げる（ヒートポンプ）。そして、室外熱交換器７を出た低温の冷媒は冷媒配管１３Ｄ及び電磁弁２１を経て冷媒配管１３Ｃからアキュムレータ１２に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。熱媒体−空気熱交換器４０や放熱器４にて加熱された空気は吹出口２９から吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。

コントローラ３２は吐出圧力センサ４２又は放熱器圧力センサ４７が検出する冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、放熱器温度センサ４６が検出する放熱器４の温度（放熱器温度ＴＣＩ）に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、放熱器４の出口における冷媒の過冷却度ＳＣを制御する。

図３は暖房モードにおける室外膨張弁６の目標開度（室外膨張弁目標開度）ＴＧＥＣＣＶｓｃを決定するコントローラ３２の制御ブロック図である。コントローラ３２のＦ／Ｆ操作量演算部６１は、放熱器４の出口における過冷却度ＳＣの目標値である目標過冷却度ＴＧＳＣと、放熱器温度ＴＣＩ及び飽和温度ＴｓａｔｕＰｃｉからＳＣ演算部６２が演算する過冷却度ＳＣと、目標放熱器温度ＴＣＯと、空気流通路３に流入した空気の質量風量Ｇａと、外気温度Ｔａｍに基づいて室外膨張弁目標開度のＦ／Ｆ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｆを演算する。

また、Ｆ／Ｂ操作量演算部６３は目標過冷却度ＴＧＳＣと過冷却度ＳＣに基づいて室外膨張弁目標開度のＦ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｂを演算する。このＦ／Ｂ操作量演算部６３で演算されたＦ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｂは、ＥＣＣＶ動作制限部６４にて後述する室外膨張弁６の動作制限制御による動作制限が加えられ、制限Ｆ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｂＬｉｍとなって当該ＥＣＣＶ動作制限部６４から出力される。そして、Ｆ／Ｆ操作量演算部６１が演算したＦ／Ｆ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｆとＥＣＣＶ動作制限部６４から出力される制限Ｆ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｂＬｉｍは加算器６６で加算され、リミット設定部６７で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、室外膨張弁目標開度ＴＧＥＣＣＶｓｃとして決定される。暖房モードにおいては、コントローラ３２はこの室外膨張弁目標開度ＴＧＥＣＣＶｓｃに基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御する。

（２）除湿暖房モード
次に、除湿暖房モードでは、コントローラ３２は上記暖房モードの状態において電磁弁２２を開放する。これにより、放熱器４を経て冷媒配管１３Ｅを流れる凝縮冷媒の一部が分流され、電磁弁２２を経て冷媒配管１３Ｆ及び１３Ｂより内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至るようになる。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は蒸発能力制御弁１１、内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃにて冷媒配管１３Ｄからの冷媒と合流した後、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになる。

コントローラ３２は吐出圧力センサ４２又は放熱器圧力センサ４７が検出する冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度（吸熱器温度Ｔｅ）に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御する。

図４は除湿暖房モードにおける室外膨張弁６の目標開度（室外膨張弁目標開度）ＴＧＥＣＣＶｔｅを決定するコントローラ３２の制御ブロック図である。コントローラ３２のＦ／Ｆ操作量演算部６１はこの場合、吸熱器９の目標吸熱器温度ＴＥＯと、目標放熱器温度ＴＣＯと、質量風量Ｇａと、外気温度Ｔａｍに基づいて室外膨張弁目標開度のＦ／Ｆ操作量ＴＧＥＣＣＶｔｅｆｆを演算する。

また、Ｆ／Ｂ操作量演算部６３はこの場合、目標吸熱器温度ＴＥＯと吸熱器温度Ｔｅに基づいて室外膨張弁目標開度のＦ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｔｅｆｂを演算する。このＦ／Ｂ操作量演算部６３で演算されたＦ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｔｅｆｂは、ＥＣＣＶ動作制限部６４にて同様に室外膨張弁６の動作制限制御による動作制限が加えられ、この場合の制限Ｆ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｔｅｆｂＬｉｍとなってＥＣＣＶ動作制限部６４から出力される。そして、Ｆ／Ｆ操作量演算部６１が演算したＦ／Ｆ操作量ＴＧＥＣＣＶｔｅｆｆとＥＣＣＶ動作制限部６４から出力される制限Ｆ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｔｅｆｂＬｉｍは加算器６６で加算され、リミット設定部６７でこの場合の制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、この場合の室外膨張弁目標開度ＴＧＥＣＣＶｔｅとして決定される。除湿暖房モードにおいては、コントローラ３２はこの室外膨張弁目標開度ＴＧＥＣＣＶｔｅに基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御する。

（３）内部サイクルモード
次に、内部サイクルモードでは、コントローラ３２は上記除湿暖房モードの状態において室外膨張弁６を閉じる（全閉）。即ち、この内部サイクルモードは除湿暖房モードにおける室外膨張弁６の制御で当該室外膨張弁６を全閉とした状態と云えるので、内部サイクルモードは除湿暖房モードの一部と捕らえることもできる。

但し、室外膨張弁６が閉じられることにより、室外熱交換器７への冷媒の流入は阻止されるので、放熱器４を経て冷媒配管１３Ｅを流れる凝縮冷媒は電磁弁２２を経て冷媒配管１３Ｆに全て流れるようになる。そして、冷媒配管１３Ｆを流れる冷媒は冷媒配管１３Ｂより内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は蒸発能力制御弁１１、内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを流れ、アキュムレータ１２を経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱されるので、これにより車室内の除湿暖房が行われることになるが、この内部サイクルモードでは室内側の空気流通路３内にある放熱器４（放熱）と吸熱器９（吸熱）の間で冷媒が循環されることになるので、外気からの熱の汲み上げは行われず、圧縮機２の消費動力分の暖房能力が発揮される。除湿作用を発揮する吸熱器９には冷媒の全量が流れるので、上記除湿暖房モードに比較すると除湿能力は高いが、暖房能力は低くなる。

また、コントローラ３２は吸熱器９の温度、又は、前述した冷媒回路Ｒの高圧圧力に基づいて圧縮機２の回転数を制御する。このとき、コントローラ３２は吸熱器９の温度Ｔｅによるか高圧圧力ＰＣＩによるか、何れかの演算から得られる圧縮機目標回転数の低い方を選択して圧縮機２を制御する。

（４）除湿冷房モード
次に、除湿冷房モードでは、コントローラ３２は電磁弁１７を開放し、電磁弁２１、電磁弁２２を閉じる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７を運転し、エアミックスダンパ２８は室内送風機２７から吹き出された空気が熱媒体−空気熱交換器４０及び放熱器４に通風される状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され（熱媒体循環回路４０は停止）、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。

放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至り、開き気味で制御される室外膨張弁６を経て室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁１７を経てヘッダー部１４、過冷却部１６と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。

室外熱交換器７の過冷却部１６を出た冷媒は逆止弁１８を経て冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は蒸発能力制御弁１１、内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを介し、アキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱（暖房時よりも放熱能力は低い）されるので、これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。

コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度に基づいて圧縮機２の回転数を制御すると共に、前述した冷媒回路Ｒの高圧圧力（放熱器圧力ＰＣＩ）に基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御し、放熱器４の冷媒圧力（後述する放熱器圧力ＰＣＩ）を制御する。

次に、図５はこの除湿冷房モードにおける室外膨張弁６の目標開度（室外膨張弁目標開度）ＴＧＥＣＣＶｐｃを決定するコントローラ３２の制御ブロック図である。コントローラ３２のＦ／Ｆ操作量演算部６１はこの場合、外気温度Ｔａｍと、質量風量Ｇａと、目標放熱器温度ＴＣＯと、目標放熱器圧力ＰＣＯと、目標吸熱器温度ＴＥＯに基づいてこの場合の室外膨張弁目標開度のＦ／Ｆ操作量ＴＧＥＣＣＶｐｃｆｆを演算する。

また、Ｆ／Ｂ操作量演算部６３はこの場合、目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力ＰＣＩに基づいて室外膨張弁目標開度のＦ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｐｃｆｂを演算する。このＦ／Ｂ操作量演算部６３で演算されたＦ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｐｃｆｂは、ＥＣＣＶ動作制限部６４にて同様に室外膨張弁６の動作制限制御による動作制限が加えられ、この場合の制限Ｆ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｐｃｆｂＬｉｍとなってＥＣＣＶ動作制限部６４から出力される。そして、Ｆ／Ｆ操作量演算部６１が演算したＦ／Ｆ操作量ＴＧＥＣＣＶｐｃｆｆとＥＣＣＶ動作制限部６４から出力される制限Ｆ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｐｃｆｂＬｉｍは加算器６６で加算され、リミット設定部６７で制御上限値と制御下限値のリミットが付けられた後、この場合の室外膨張弁目標開度ＴＧＥＣＣＶｐｃとして決定される。除湿冷房モード（後述する冷房モードも同様）においては、コントローラ３２はこの室外膨張弁目標開度ＴＧＥＣＣＶｐｃに基づいて室外膨張弁６の弁開度を制御する。

（５）冷房モード
次に、冷房モードでは、コントローラ３２は上記除湿冷房モードの状態において室外膨張弁６を全開（弁開度を制御上限）とし、エアミックスダンパ２８は放熱器４に空気が通風されない状態とする。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気は通風されないので、ここは通過するのみとなり、放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至る。

このとき室外膨張弁６は全開であるので冷媒はそのまま室外熱交換器７に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁１７を経てヘッダー部１４、過冷却部１６と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。

室外熱交換器７の過冷却部１６を出た冷媒は逆止弁１８を経て冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気は冷却される。

吸熱器９で蒸発した冷媒は蒸発能力制御弁１１、内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを介し、アキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は放熱器４を通過すること無く吹出口２９から車室内に吹き出されるので、これにより車室内の冷房が行われることになる。この冷房モードにおいては、コントローラ３２は吸熱器温度センサ４８が検出する吸熱器９の温度Ｔｅに基づいて圧縮機２の回転数を制御する。そして、コントローラ３２は、外気温度や目標吹出温度に応じて上記各運転モードを選択し、切り換えていくものである。

（６）室外膨張弁６の動作制限制御
上記の如く各運転モードにおいてコントローラ３２は室外膨張弁６の弁開度を制御するものであるが、次に、図６〜図９、図１３を参照しながらコントローラ３２による室外膨張弁６の動作制限制御について説明する。前述した図１３の場合の如く、室外膨張弁６の耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍを＋１５０℃、室外膨張弁６が設けられるエンジンルームの温度（室外膨張弁６周囲の温度）が最高で＋１２０℃になるものとすると、室外膨張弁６のコイル温度は通電率が４０％まで上昇した時点で耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍを超えてしまう。

そこで、安全率を考慮した耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２を例えば＋１４５℃とすると、通電率が３０％〜３５％になった時点でコイル温度は耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２になる。従って、室外膨張弁６のコイルの自己発熱による損傷を回避するためには、室外膨張弁６のコイルへの通電率は３０％〜３５％に抑えなければならないことが分かる。

一方、一般的な電子膨張弁は、その開度（現在のパルス数。位置）を保持するために、動作前後に５００ｍｓｅｃの通電（励磁）が必要である。その様子が図６に示されている。この図の最上段は電子膨張弁の制御周期が１ｓｅｃ、上から二段目は２ｓｅｃ、三段目は３ｓｅｃ、四段目は４ｓｅｃ、最下段は５ｓｅｃの場合を示す。動作前後の５００ｓｅｃ通電（励磁）のみの最低通電率は、制御周期１ｓｅｃの場合は７５％、２ｓｅｃの場合は５０％、３ｓｅｃの場合は３３％（実際は３３．３３％）、４ｓｅｃの場合は２５％、５ｓｅｃの場合は２０％となる。

従って、通電率３５％に抑える場合、制御周期１ｓｅｃと２ｓｅｃでは電子膨張弁動作のための通電（励磁）はできなくなり、制御周期３ｓｅｃで０．０５ｓｅｃ（（３５％−３３．３３％）×３ｓｅｃ）、制御周期４ｓｅｃで０．４ｓｅｃ、制御周期５ｓｅｃで０．７５ｓｅｃとなる。これが通電率３０％に抑える場合には、制御周期１ｓｅｃと２ｓｅｃと３ｓｅｃでは電子膨張弁動作のための通電（励磁）はできなくなり、制御周期４ｓｅｃで０．２ｓｅｃ、制御周期５ｓｅｃで０．５ｓｅｃとなる。

他方、一般的な電子膨張弁を動作させるための１パルス（ＰＬＳ）は、１０００／９０ｍｓｅｃ（１１．１１ｍｓｅｃ）であるから、通電率を３５％以下に抑えるための動作１回当たりの最大パルス数は、図７に示す如く制御周期３ｓｅｃの場合４．５パルス（０．０５÷０．０１１１１）、４ｓｅｃの場合は３６パルス、５ｓｅｃの場合は６７．５パルスとなる。また、通電率を３０％以下に抑えるための最大パルス数は、制御周期４ｓｅｃの場合１８パルス（０．２÷０．０１１１１）、５ｓｅｃの場合は４５パルスとなる。

そこで、以下の実施例では室外膨張弁６の通常制御における制御周期を１ｓｅｃ、動作１回当たりの最大パルス数は５００パルス（制限なし）とする一方、室外膨張弁６の動作制限制御における制御周期はそれより長い４ｓｅｃ、動作１回当たりの最大パルス数は通電率３５％のときの３６パルス（制限値）に制限する。即ち、実施例では室外膨張弁６の動作制限制御中は、コントローラ３２は室外膨張弁６の制御周期を４ｓｅｃに延長し、その動作量を最大で３６パルス（制限値）以内に抑制（制限）することで、室外膨張弁６の通電率を３５％以下に制限（低減）し、室外膨張弁６のコイルの温度が安全率を考慮した耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２（所定値）を超えないように制御することとした。

（７）室外膨張弁６の実際の動作制限制御の一例
次に、図８、図９を参照しながらコントローラ３２のＥＣＣＶ動作制限部６４が実行する室外膨張弁６の動作制限制御の一例を説明する。この例では、室外膨張弁６のコイルの温度を推定して動作制限制御を実行する。図８は室外膨張弁６のコイル温度推定に関するコントローラ３２の制御ブロック図、図９はそれを用いた動作制限制御に関する制御ブロック図である。図８においてコントローラ３２は、現在の室外膨張弁６の開度（現在のパルス数。位置）から前回値（制御１周期前の開度）を減算器６９にて減算することにより、今回の動作量（パルスの変化分）を算出し、これを絶対値演算部７１に入力して動作量の絶対値を算出する。

次に、通電率マップ部７２にて１ｓｅｃ〜４ｓｅｃまでの制御周期における動作量（パルス）とコイルの通電率の関係（図の左下に示す）から、室外膨張弁６のコイルへの今回の通電率（コイル通電率Ｒｅｃｏｉｌ）を算出する。次に、このコイル通電率Ｒｅｃｏｉｌからコイル温度変化の伝達関数部７３でコイルの温度上昇（コイル温度上昇ΔＴｃｏｉｌ）を算出する。コイル温度変化の伝達関数部７３では、各通電率（１００％、６０％、３０％等）におけるコイルへの通電時間とコイル温度上昇の関係（図の中央下に示すコイル温度応答）から、動作開始当初からの温度上昇分を積算することで、コイル温度上昇ΔＴｃｏｉｌを算出する。

次に、このコイル温度上昇ΔＴｃｏｉｌにエンジンルーム温度センサ３４が検出する室外膨張弁６周囲の温度（コイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂ）を加算器７４で加算することにより、推定コイル温度Ｔｃｏｉｌｅｓｔを算出する。即ち、コントローラ３２は今回の室外膨張弁６の動作量から通電率（室外膨張弁６のコイルへの通電状況）を導き、当該通電率から伝達関数を用いて動作開始当初からの温度上昇を積算することで現在までのコイル温度の上昇分を算出し、それに周囲温度を加算することで、現在の室外膨張弁６のコイルの温度を推定する（Ｔｃｏｉｌｅｓｔ）。

尚、実施例ではエンジンルーム温度センサ３４を用いて室外膨張弁６のコイル周囲温度を検出しているが、係る温度センサが設けられない場合には、エンジンルームで想定される最悪値、即ち、最高温度（例えば＋１２０℃）を加算器７４でコイル温度上昇ΔＴｃｏｉｌに加算して推定コイル温度Ｔｃｏｉｌｅｓｔを算出するものとする。

次に、コントローラ３２は、推定した室外膨張弁６の推定コイル温度Ｔｃｏｉｌｅｓｔに基づき、図９のブロック図により室外膨張弁６の動作制限制御の実行と解除を判断する。先ず、コントローラ３２は図９の動作制限制御切換え条件部７６で、室外膨張弁６の推定コイル温度Ｔｃｏｉｌｅｓｔが耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２（所定値）に上昇した場合、室外膨張弁動作制限フラグｆＥＣＣＶＲｅｄｏｗｎをセット「１」する。また、動作制限制御切換え条件部７６は、室外膨張弁６の推定コイル温度Ｔｃｏｉｌｅｓｔが耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２より所定のヒステリシス分ＨＹＳ（例えば５ｄｅｇ）低い値（ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２−ＨＹＳ）に低下した場合、室外膨張弁動作制限フラグｆＥＣＣＶＲｅｄｏｗｎをリセット「０」する。そして、この室外膨張弁動作制限フラグｆＥＣＣＶＲｅｄｏｗｎはＡＮＤゲート７７に入力される。

このＡＮＤゲート７７には安定判定部７８の出力も入力される。この安定判定部７８は、暖房／除湿暖房モードでは、目標放熱器圧力ＰＣＯと放熱器圧力ＰＣＩの差（ＰＣＯ−ＰＣＩ）の絶対値が所定値（例えば０．２ＭＰａＧ）以下の場合、除湿冷房モードでは、目標吸熱器温度ＴＥＯと吸熱器温度Ｔｅの差（ＴＥＯ−Ｔｅ）の絶対値が所定値（例えば３ｄｅｇ）以下の場合「１」を出力し、それ以外の場合には「０」を出力する。即ち、車両用空気調和装置１の運転状態が各モードにおいて安定状態であるとき、安定判定部７８は「１」を出力し、過渡期（運転開始初期や設定変更時など）には「０」を出力する。

また、ＡＮＤゲート７７の出力は室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍとして切換部７９に入力される。即ち、室外膨張弁動作制限フラグｆＥＣＣＶＲｅｄｏｗｎが「１」であり、且つ、安定判定部７８の出力が「１」である場合のみ、室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍは「１」となり、それ以外の条件では「０」となる。

切換部７９には動作制限制御時の条件格納部８１と通常制御時の条件格納部８２が入力されており、室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍが「１」のとき、条件格納部８１の制御条件が選択され、「０」のときは条件格納部８２の制御条件が選択されて切換部７９から出力される。動作制限制御時の条件格納部８１には、室外膨張弁動作制限実行フラグｆＥＣＣＢｍｏｖｅＬｉｍ＝１、室外膨張弁制御周期ＩＮＴＬＥＣＣＶ＝４ｓｅｃ、室外膨張弁制限値ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍ＝３６パルスの制御条件が格納されており、通常制御時の条件格納部８２には、室外膨張弁動作制限実行フラグｆＥＣＣＢｍｏｖｅＬｉｍ＝０、室外膨張弁制御周期ＩＮＴＬＥＣＣＶ＝１ｓｅｃ、室外膨張弁制限値ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍ＝５００パルス（制限なし）の制御条件が格納されている。

即ち、この実施例でコントローラ３２は、車両用空気調和装置１の運転状態が過渡期であるとき、又は、室外膨張弁６の推定コイル温度Ｔｃｏｉｌｅｓｔが耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２より低い場合、室外膨張弁６の制御周期を１ｓｅｃとし、最大動作量を５００パルス（制限なし）とする通常制御を実行する。

一方、車両用空気調和装置１の運転状態が安定状態であるときであって、且つ、室外膨張弁６の推定コイル温度Ｔｃｏｉｌｅｓｔが耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２まで上昇した場合は、コントローラ３２は室外膨張弁６の制御周期を４ｓｅｃに長くし、最大動作量も３６パルスという制限値以内に抑える動作制限制御を実行する。前述したＥＣＣＶ動作制限部６４からは、この室外膨張弁６の動作制限制御による動作制限が加えられた制限Ｆ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｂＬｉｍが出力される。これにより、室外膨張弁６のコイルへの通電率を３５％以下（所定値以下）に抑制し、コイルの温度が耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２（所定値）を超えないよう制御するものである。

このように、コントローラ３２は室外膨張弁６のコイルの温度が所定値（耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２）を超えないよう、室外膨張弁６の動作を制限する動作制限制御を実行するので、通電に伴う自己発熱によって室外膨張弁６のコイルの温度がそれの耐熱温度（ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ）を超える不都合を未然に回避し、耐久性の向上を図ることが可能となる。

特に使用環境が最悪となる車両用空気調和装置１で使用される室外膨張弁６において、顕著な効果を奏する。また、耐熱性の高い電子膨張弁に変更する必要もなくなるので、生産コストが高騰する不都合も防止することが可能となる。

この場合、コントローラ３２は動作制限制御において、室外膨張弁６の制御周期を長くし、且つ、室外膨張弁６の動作量を所定の制限値以内に抑制することで通電率を制限するので、的確且つ効果的に室外膨張弁６のコイル温度の上昇を抑制することが可能となる。この実施例の場合、コントローラ３２は室外膨張弁６のコイルの温度が所定値（耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２）に上昇した場合に動作制限制御を実行するので、コイルの温度が耐熱温度（ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ）を超えてしまう不都合を確実に回避することが可能となる。

このときコントローラ３２は、室外膨張弁６のコイルへの通電状況と、当該室外膨張弁６の周囲温度又は当該周囲温度で想定される最高温度とに基づき、コイルの温度（Ｔｃｏｉｌｅｓｔ）を推定するので、室外膨張弁６の周囲温度が検出できる場合には、当該周囲温度に自己発熱分を加えた温度をコイルの温度として推定することができる。一方、周囲温度が検出できない場合には、周囲温度として想定される最高温度に自己発熱分を加えた温度をコイルの温度として推定することができ、何れの場合にも室外膨張弁６のコイル温度を検出するための格別なセンサを設けること無く、室外膨張弁６の保護を図って、その耐久性を向上させることができるようになる。

また、コントローラ３２は、車両用空気調和装置１の動作状態の過渡期には動作制限制御を実行しないので、運転開始初期や設定が変更されたとき等の過渡期に迅速に室外膨張弁６を動作させることが可能となり、制御性を担保することが可能となる。更に、図３〜図５の制御ブロック図では、Ｆ／Ｂ操作量演算部６３が出力する室外膨張弁目標開度のＦ／Ｂ操作量のみにＥＣＣＶ動作制限部６４で動作制限を加えるようにしている。これは上記と同様の理由で、条件変化や設定変化時に変化するＦ／Ｆ操作量演算部６１のＦ／Ｆ操作量に動作制限を加えるべきでは無いからである。

（８）室外膨張弁６の実際の動作制限制御の他の例
次に、図１０を参照しながらコントローラ３２のＥＣＣＶ動作制限部６４が実行する室外膨張弁６の動作制限制御の他の実施例を説明する。この実施例では、室外膨張弁６の動作量が制限値に対して余裕がある場合、動作制限制御を解除する。図１０はこの場合の動作制限制御に関する制御ブロック図である。尚、この図において前記実施例の図８、図９と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。

図１０においてコントローラ３２は、現在の室外膨張弁６の開度（現在のパルス数。位置）から前回値（制御１周期前の開度）を減算器６９にて減算することにより、今回の動作量（パルスの変化分）を算出し、これを絶対値演算部７１に入力して動作量の絶対値ＭＯＶＥＥＣＣＶを算出する。次に、コントローラ３２は、算出した動作量の絶対値ＭＯＶＥＥＣＣＶを、制御余裕度判定部８３で室外膨張弁制限値ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍ−余裕度（例えば１０パルス）と比較し、動作量の絶対値ＭＯＶＥＥＣＣＶ≦（室外膨張弁制限値ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍ−余裕度）である状況が、室外膨張弁制御周期ＩＮＴＬＥＣＣＶ×所定値（例えば１０回）連続して継続したか否かを判定する。

そして、動作量の絶対値ＭＯＶＥＥＣＣＶが、室外膨張弁制限値ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍより余裕度分小さい値以下である状況が、室外膨張弁制御周期ＩＮＴＬＥＣＣＶの所定回数分（１０回）連続して継続している場合、制限余裕度判定部８３は室外膨張弁６の動作量が制限値に対して十分に余裕があるものと判断し、「１」を出力してＡＮＤゲート８４に入力する。このＡＮＤゲート８４には比較器８６の出力も入力される。この比較器８６には、１周期前の電子膨張弁動作制限実行フラグｆＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍｚと「１」が入力されており、１周期前の電子膨張弁動作制限実行フラグｆＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍｚが「１」である場合、「１」を出力する。

そして、ＡＮＤゲート８４の出力はＮＯＴゲート８７に入力され、ＮＯＴゲート８７の出力はＡＮＤゲート８８に入力される。このＡＮＤゲート８８には前述した安定判定部７８の出力も入力され、ＡＮＤゲート８８の出力は切換部８９に入力される。この切換部８９は、比較器９１の出力でＡＮＤゲート８８の出力を室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍとして出力するか、「０」を室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍとして出力するかが切り換えられる。そして、切換部８９の出力により切換部７９の出力が前記実施例と同様に切り換えられる。

比較器９１にはコイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂと所定値（例えば＋１１０℃）が入力されており、コイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂが所定値（＋１１０℃）以上に上昇した場合に、その出力が「１」となり、ゲート８８の出力が選択され、比較器９１の出力が「０」のときは「０」が選択される。

即ち、この実施例でコントローラ３２は、車両用空気調和装置１の運転状態が過渡期であるとき、又は、室外膨張弁６のコイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂが所定値（＋１１０℃）より低い場合、室外膨張弁６の制御周期を１ｓｅｃとし、最大動作量を５００パルス（制限なし）とする通常制御を実行する。

一方、車両用空気調和装置１の運転状態が安定状態であるときであって、且つ、室外膨張弁６のコイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂが所定値（＋１１０℃）以上に上昇した場合は、コントローラ３２は室外膨張弁６の制御周期を４ｓｅｃに長くし、最大動作量も３６パルスという制限値以内に抑える動作制限制御を実行する。前述したＥＣＣＶ動作制限部６４からは、この室外膨張弁６の動作制限制御による動作制限が加えられた制限Ｆ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｂＬｉｍが出力される。これにより、室外膨張弁６のコイルへの通電率を３５％以下（所定値以下）に抑制し、コイルの温度が耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２（所定値）を超えないよう制御する。

他方、この動作制限制御を実行しているとき、即ち、１周期前の電子膨張弁動作制限実行フラグｆＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍｚが「１」のとき、制限余裕度判定部８３が、室外膨張弁６の動作量が制限値に対して十分に余裕があるものと判断した場合、室外膨張弁６のコイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂが所定値（＋１１０℃）以上であっても、室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍをリセット（「０」）し、動作制限制御を解除して通常制御に復帰する。

このように、この実施例ではコントローラ３２が室外膨張弁６の動作制限制御を実行しているとき、室外膨張弁６の動作量が制限値に対して余裕がある場合、動作制限制御を解除するので、動作制限制御中に制限値に対して室外膨張弁６の動作量が十分に余裕があるときには動作制限制御を解除して、不必要な動作制限を回避し、室外膨張弁６の応答性の悪化を必要最小限に抑えることができるようになる。

尚、この実施例では室外膨張弁６の動作量が制限値に対して余裕がある場合に動作制限制御を解除するようにしたが、それに限らず、動作制限制御における室外膨張弁６の制限値（ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍ）を３６パルスより大きい値（例えば７２パルスなど）に拡大するようにしてもよい。

（９）室外膨張弁６の実際の動作制限制御のもう一つの他の例
次に、図１１を参照しながらコントローラ３２のＥＣＣＶ動作制限部６４が実行する室外膨張弁６の動作制限制御のもう一つの他の実施例を説明する。この実施例では、制限値と室外膨張弁６の動作量との差の積算値が拡大した場合、動作制限制御を解除する。図１１はこの場合の動作制限制御に関する制御ブロック図である。尚、この図において前記各実施例の図８〜図１０と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。

図１１においてコントローラ３２は、現在の室外膨張弁６の開度（現在のパルス数。位置）から前回値（制御１周期前の開度）を減算器６９にて減算することにより、今回の動作量（パルスの変化分）を算出し、これを絶対値演算部７１に入力して動作量の絶対値ＭＯＶＥＥＣＣＶを算出する。次に、コントローラ３２は、室外膨張弁制限値ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍと算出した動作量の絶対値ＭＯＶＥＥＣＣＶとの差（ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍ−ＭＯＶＥＥＣＣＶ）を減算器９３で算出し、この差（ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍ−ＭＯＶＥＥＣＣＶ）に前回値（１制御周期前の値：１／Ｚ）を加算器９４で加算することで、差（ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍ−ＭＯＶＥＥＣＣＶ）を積算する。

そして、この差の積算値を比較器９６で所定値（室外膨張弁６の最大動作幅５００パルス、又は、制御幅３００パルス）と比較する。そして、この比較器９６は積算値が所定値以上である場合に「１」を出力し、未満であれば「０」を出力する。この比較器９６の出力はＮＯＴゲート９７に入力され、ＮＯＴゲート９７の出力はＡＮＤゲート９８に入力される。このＡＮＤゲート９８には更に室外膨張弁動作制限実行フラグｆＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍ＝「１」も入力されている。

そして、このＡＮＤゲート９８の出力はＡＮＤゲート８８に入力される。このＡＮＤゲート８８には前述した安定判定部７８の出力も入力され、ＡＮＤゲート８８の出力は切換部８９に入力される。この切換部８９は、比較器９１の出力でＡＮＤゲート８８の出力を室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍとして出力するか、「０」を室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍとして出力するかが切り換えられる。そして、切換部８９の出力により切換部７９の出力が前記実施例と同様に切り換えられる。

比較器９１には前述同様にコイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂと所定値（例えば＋１１０℃）が入力されており、コイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂが所定値（＋１１０℃）以上に上昇した場合に、その出力が「１」となり、ゲート８８の出力が選択され、ゲート９１の出力が「０」のときは「０」が選択される。

即ち、この実施例でもコントローラ３２は、車両用空気調和装置１の運転状態が過渡期であるとき、又は、室外膨張弁６のコイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂが所定値（＋１１０℃）より低い場合、室外膨張弁６の制御周期を１ｓｅｃとし、最大動作量を５００パルス（制限なし）とする通常制御を実行する。

また、同様に車両用空気調和装置１の運転状態が安定状態であるときであって、且つ、室外膨張弁６のコイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂが所定値（＋１１０℃）以上に上昇した場合は、コントローラ３２は室外膨張弁６の制御周期を４ｓｅｃに長くし、最大動作量も３６パルスという制限値以内に抑える動作制限制御を実行する。前述したＥＣＣＶ動作制限部６４からは、この室外膨張弁６の動作制限制御による動作制限が加えられた制限Ｆ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｂＬｉｍが出力される。これにより、室外膨張弁６のコイルへの通電率を３５％以下（所定値以下）に抑制し、コイルの温度が耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２（所定値）を超えないよう制御する。

他方、この動作制限制御を実行しているとき、即ち、電子膨張弁動作制限実行フラグｆＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍが「１」のとき、室外膨張弁６の動作量の絶対値ＭＯＶＥＥＣＣＶと室外膨張弁制限値ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍの差（ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍ−ＭＯＶＥＥＣＣＶ）の積算値が所定値（例えば前記最大動作幅）以上に拡大した場合、ＮＯＴゲート９７の出力が「０」となるので、室外膨張弁６のコイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂが所定値（＋１１０℃）以上であっても、室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍをリセット（「０」）し、動作制限制御を解除して通常制御に復帰する。

このように、この実施例でもコントローラ３２が室外膨張弁６の動作制限制御を実行しているとき、室外膨張弁６の動作量と制限値との差を積算すると共に、当該積算値が拡大した場合、動作制限制御を解除するので、動作制限制御中に室外膨張弁６の動作量が制限値に対して十分に小さくなっているときには解除して、不必要な動作制限を回避し、応答性の悪化を必要最小限に抑えることができるようになる。

尚、この実施例でも室外膨張弁６の動作量と制限値との差の積算値が拡大した場合に動作制限制御を解除するようにしたが、それに限らず、動作制限制御における室外膨張弁６の制限値（ＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍ）を３６パルスより大きい値（例えば７２パルスなど）に拡大するようにしてもよい。

（１０）室外膨張弁６の実際の動作制限制御の更にもう一つの他の例
次に、図１２を参照しながらコントローラ３２のＥＣＣＶ動作制限部６４が実行する室外膨張弁６の動作制限制御の更にもう一つの他の実施例を説明する。この実施例において、９９はコイル周囲温度判断部であり、エンジンルーム温度センサ３４が検出する室外膨張弁６のコイルのコイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂが所定値（例えば、＋１１０℃）以上である状態が所定時間継続したか否か判断し、係る条件が成立した場合に「１」を出力する。

１０１と１０２、１０５はエンジンを有する通常の自動車又はハイブリッド自動車の場合であり、１０１はエンジン冷却水温度判断部、１０２はエンジン潤滑油温度判断部、１０５はエンジン吸入空気温度判断部である。エンジン冷却水温度判断部１０１は、エンジン冷却水温度が所定値（例えば、＋１００℃）以上である状態が所定時間継続したか否か判断し、係る条件が成立した場合に「１」を出力する。また、エンジン潤滑油温度判断部１０２は、エンジン潤滑油温度が所定値（例えば、＋１１０℃）以上である状態が所定時間継続したか否か判断し、係る条件が成立した場合に「１」を出力する。また、エンジン吸入空気温度判断部１０５は、エンジン吸入空気温度が所定値（例えば、＋８０℃）以上である状態が所定時間継続したか否か判断し、係る条件が成立した場合に「１」を出力する。

１０３は外気温度判断部、１０４は車速判断部であり、それらの出力はＡＮＤゲート１０６に入力されている。外気温度判断部１０３は、外気温度センサ３３が検出する外気温度Ｔａｍが所定値（例えば、＋３０℃）以上である状態が所定時間継続したか否か判断し、係る条件が成立した場合に「１」を出力する。車速判断部１０４は、車速センサ５２が検出する車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以下である状態が所定時間継続したか否か判断し、係る条件が成立した場合に「１」を出力する。

そして、上記コイル周囲温度判断部９９、エンジン冷却水温度判断部１０１、エンジン潤滑油温度判断部１０２、エンジン吸入空気温度判断部１０５、及び、ＡＮＤゲート１０６の出力はＯＲゲート１０７に入力され、このＯＲゲート１０７の出力が前述した室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍとして出力される。そして、このＯＲゲート１０７の出力（室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍ）が前述同様の切換部７９に入力されることになる。

即ち、コイル周囲温度Ｔｃｏｉｌａｍｂが所定値（＋１１０℃）以上である状態が所定時間継続する条件、エンジン冷却水温度が所定値（＋１００℃）以上である状態が所定時間継続する条件、エンジン潤滑油温度が所定値（＋１１０℃）以上である状態が所定時間継続する条件、エンジン吸入空気温度が所定値（＋８０℃）以上である状態が所定時間継続する条件、外気温度Ｔａｍが所定値（＋３０℃）以上である状態が所定時間継続し、且つ、車速が所定値（１０ｋｍ／ｈ）以下である状態が所定時間継続する条件、のうちの何れかの条件が成立した場合、又は、それら条件の組み合わせが成立した場合、若しくは、それら全ての条件が成立した場合、ＯＲゲート１０７の出力である室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍが「１」となり、それ以外では「０」となる。

この実施例の場合も上記切換部７９には動作制限制御時の条件格納部８１と通常制御時の条件格納部８２が入力されており、室外膨張弁動作制限制御要求フラグｆＲＥＱＥＣＣＶｍｏｖｅＬｉｍが「１」のとき、条件格納部８１の制御条件が選択され、「０」のときは条件格納部８２の制御条件が選択されて切換部７９から出力されているので、上記各条件の全てが成立していない場合、コントローラ３２は室外膨張弁６の制御周期を１ｓｅｃとし、最大動作量を５００パルス（制限なし）とする通常制御を実行する。他方、上記各条件の何れか、又は、それらの組み合わせ、若しくは、それらの全てが成立した場合は、コントローラ３２は室外膨張弁６の制御周期を４ｓｅｃに長くし、最大動作量も３６パルスという制限値以内に抑える動作制限制御を実行する。

この実施例の場合も前述したＥＣＣＶ動作制限部６４からは、この室外膨張弁６の動作制限制御による動作制限が加えられた制限Ｆ／Ｂ操作量ＴＧＥＣＣＶｓｃｆｂＬｉｍが出力される。これにより、室外膨張弁６のコイルへの通電率を３５％以下（所定値以下）に抑制し、コイルの温度が耐熱温度ＴｃｏｉｌＨｉＬｉｍ２（所定値）を超えないよう制御するものである。

このように、コントローラ３２が室外膨張弁６の周囲温度が高い条件、エンジン冷却水の温度が高い条件、エンジン潤滑油温度が高い条件、エンジン吸入空気温度が高い条件、車速が遅く且つ外気温度が高い条件は何れも室外膨張弁６のコイルの温度が上昇し易い条件である。従って、この実施例の如くそれら条件のうちの何れか、又は、それらの組み合わせ、若しくは、それらの全てが成立する場合に、動作制限制御を実行するようにしても効果的に室外膨張弁６の保護を図ることが可能となる。

尚、上述した室外膨張弁６の動作制限制御を、室外膨張弁６の弁開度を初期位置に戻す際は実行しないようにしてもよい。それにより、室外膨張弁６の所謂イニシャライズを迅速に行って、制御性を担保することが可能となる。また、上述した室外膨張弁６の動作制限制御を、暖房モード、及び／又は、除湿暖房モードでは実行しないようにしてもよい。暖房モードや除湿暖房モードを行う環境は、室外膨張弁６のコイルの周囲温度となる外気温度が低い環境であるため、室外膨張弁６のコイルへの通電率を制限する必要が無いと考えられるからである。それにより、暖房モードや除湿暖房モードでの制御性を担保することが可能となる。

更に、上記実施例では暖房モード、除湿暖房モード、内部サイクルモード、除湿冷房モード、冷房モードの各運転モードを切り換えて実行する車両用空気調和装置１について本発明を適用したが、それに限らず、室外膨張弁６を全開とする冷房モード以外で実行するようにしてもよく、又は、何れかの運転モード、若しくは、二つ又は三つのモードの組み合わせのみに適用してもよい。

更にまた、上記実施例で説明した冷媒回路の構成や各数値はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。また、実施例では車両用空気調和装置に本発明を適用したが、それに限らず、電子膨張弁を備えた冷媒回路を有する各種冷凍装置に本発明は有効である。

１ 車両用空気調和装置（冷凍装置）
２ 圧縮機
３ 空気流通路
４ 放熱器
６ 室外膨張弁（電子膨張弁）
７ 室外熱交換器
８ 室内膨張弁
９ 吸熱器
３２ コントローラ（制御手段）
３３ 外気温度センサ
３４ エンジンルーム温度センサ
５２ 車速センサ
Ｒ 冷媒回路

Claims (10)

1. 電子膨張弁を備えた冷媒回路を有する冷凍装置において、
   前記電子膨張弁のコイルへの通電を制御する制御手段を備え、
   該制御手段は、前記電子膨張弁のコイルの温度が所定値を超えないよう、当該電子膨張弁の動作を制限する動作制限制御を実行することを特徴とする冷凍装置。
2. 前記制御手段は、前記動作制限制御において、前記電子膨張弁の制御周期を長くし、且つ、当該電子膨張弁の動作量を所定の制限値以内に抑制することにより通電率を制限することを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記制御手段は、前記コイルの温度が前記所定値に上昇した場合、前記動作制限制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。
4. 前記制御手段は、前記電子膨張弁のコイルへの通電状況と、当該電子膨張弁の周囲温度又は当該周囲温度で想定される最高温度とに基づき、前記コイルの温度を推定することを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。
5. 前記制御手段は、前記電子膨張弁の周囲温度が高い条件、自動車の車室内空調を行うときのエンジン冷却水の温度が高い条件、自動車の車室内空調を行うときのエンジン潤滑油温度が高い条件、自動車の車室内空調を行うときのエンジン吸入空気温度が高い条件、自動車の車室内空調を行うときの車速が遅く且つ外気温度が高い条件、のうちの何れか、又は、それらの組み合わせ、若しくは、それらの全てが成立する場合、前記動作制限制御を実行することを特徴とする請求項２に記載の冷凍装置。
6. 前記制御手段は、前記動作制限制御を実行しているとき、前記電子膨張弁の動作量が前記制限値に対して余裕がある場合、前記動作制限制御を解除し、又は、前記制限値を大きくすることを特徴とする請求項３乃至請求項５のうちの何れかに記載の冷凍装置。
7. 前記制御手段は、前記動作制限制御を実行しているとき、前記制限値と前記電子膨張弁の動作量との差を積算すると共に、当該積算値が拡大した場合、前記動作制限制御を解除し、又は、前記制限値を大きくすることを特徴とする請求項３乃至請求項５のうちの何れかに記載の冷凍装置。
8. 前記制御手段は、動作状態の過渡期には前記動作制限制御を実行しないことを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちの何れかに記載の冷凍装置。
9. 前記制御手段は、前記電子膨張弁の弁開度を初期位置に戻す際には前記動作制限制御を実行しないことを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちの何れかに記載の冷凍装置。
10. 前記制御手段は、前記冷媒回路により暖房を行うモード、及び／又は、除湿暖房を行うモードでは、前記動作制限制御を実行しないことを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちの何れかに記載の冷凍装置。

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