JP2022103940A - 移動体用冷却システム、冷却システム付移動体及び冷却制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的かつ安定的な冷却サイクルが成立するようにすることを目的とする。【解決手段】移動体用冷却システムは、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、移動体の外環境に依存する冷却用流体が前記凝縮器に導かれる際の流量を調整する流量調整装置と、冷却用流体によって凝縮器が曝される環境温度を取得するための環境状況を検出する環境温度取得用センサと、凝縮器における冷媒の圧力を検出する圧力センサと、凝縮器の下流側における冷媒の温度を検出する温度センサと、環境温度と圧力センサの出力とに基づいて、凝縮器における冷媒の圧力が環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように冷却用流体の流量を調整する第１処理と、圧力センサの出力と温度センサの出力とに基づいて、凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように膨張弁による開度を調整する第２処理とを実行する制御部とを備える。【選択図】図３

Description

この開示は、移動体内を冷却するための技術に関する。

特許文献１の車両用空調装置は、膨張弁の冷媒入口側における冷媒のサブクール度合いを判定し、サブクール状態にならないと判定される場合には、電動コンプレッサの吐出量増加動作よりも、車室外熱交換器へのクーリングファンの送風量増加動作を優先させて行うことが開示されている。また、冷凍サイクル装置の高圧側の冷媒圧力が低くなると、クーリングファンの上限回転数が抑えられることが開示されている。

特開２０１３ー１５４７５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、高圧側の冷媒圧力によっては、クーリングファンの上限回転数が低く抑えられるため、サブクール状態にならない可能性がある。また、車室外熱交換器の手前で冷媒が外気温度よりも高い温度の気相であることが保証されていない。これらの場合、車室外熱交換器において潜熱領域を最大限に活用できず、効率的かつ安定的な冷却サイクルが成立しない可能性がある。

そこで、本開示は、移動体内を冷却する際に、効率的かつ安定的な冷却サイクルが成立できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するため、移動体用冷却システムは、移動体用の冷却システムであって、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器によって凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させて前記移動体内の流体を冷却する蒸発器と、前記移動体の外環境に依存する冷却用流体が前記凝縮器に導かれる際の流量を調整する流量調整装置と、前記冷却用流体によって前記凝縮器が曝される環境温度を取得するための環境状況を検出する環境温度取得用センサと、前記凝縮器における冷媒の圧力を検出する圧力センサと、前記凝縮器の下流側における冷媒の温度を検出する温度センサと、前記環境温度取得用センサの出力に基づく環境温度と前記圧力センサの出力とに基づいて、前記凝縮器における冷媒の圧力が前記環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように前記流量調整装置によって前記冷却用流体の流量を調整する第１処理と、前記圧力センサの出力と前記温度センサの出力とに基づいて、前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように前記膨張弁による開度を調整する第２処理とを実行する制御部と、を備える。

この移動体用冷却システムによると、凝縮器における冷媒の圧力が環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように流量調整装置によって冷却用流体の流量を調整する第１処理と、前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように膨張弁による開度を調整する第２処理とを実行する。このため、凝縮器において潜熱領域を活用して、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。

また、冷却システム付移動体は、上記移動体用冷却システムと、前記移動体用冷却システムが組込まれた状態で移動可能な移動体と、を備える。

これにより、移動体において、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。

また、冷却制御方法は、移動体において、冷媒が圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を循環する冷却システムを制御する、冷却制御方法であって、前記凝縮器が曝される環境温度と、前記凝縮器における冷媒の圧力とに基づいて、前記凝縮器における冷媒の圧力が前記環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように前記凝縮器に導かれる前記冷却用流体の流量を調整する第１処理と、前記凝縮器における冷媒の圧力と前記凝縮器の下流側における冷媒の温度とに基づいて、前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように前記膨張弁による開度を調整する第２処理と、を実行する。

この冷却制御方法によると、前記凝縮器における冷媒の圧力が前記環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように前記凝縮器に導かれる前記冷却用流体の流量を調整する第１処理と、前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように膨張弁による開度を調整する第２処理とを実行する。このため、凝縮器において潜熱領域を活用して、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。

移動体内を冷却する際に、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。

実施形態に係る冷却システム付移動体を示す概略図である。 冷却システムを示すブロック図である。 制御部による処理の一例を示すフローチャートである。 システムにおけるデータフローを示す図である。 システムにおける圧力－比エンタルピー線図である。 変形例に係る移動体用冷却システムを示すブロック図である。 変形例に係る制御部による第４処理の一例を示すフローチャートである。 変形例に係る冷却システム付移動体を示す概略図である。 変形例に係る他の冷却システム付移動体を示す概略図である。

以下、実施形態に係る移動体用冷却システム、冷却システム付移動体及び冷却制御方法について説明する。

図１は移動体用冷却システム２０と移動体１２とを備える冷却システム付移動体１０を示す概略図である。

移動体１２は空間を移動する装置である。移動体１２は、推進装置１３と、当該推進装置１３が組込まれた本体１４とを備える。推進装置１３は移動のための推進力を生じさせる装置である。本体１４は、装備室、荷室、居住室等の内部室と外部とを仕切る外殻を備える。推進装置１３が本体１４に組付けられており、推進装置１３の推進力によって移動体１２が空間内を移動することができる。移動対象となる空間は、空間は、地上、大気中、水中等であってもよい。

本実施形態では、図１に示すように、主として移動体１２が航空機１２である場合を中心とした説明がなされる。本実施形態においては、本体１４は、胴体、主翼、尾翼等を含む機体である。航空機であっても、本体としては、尾翼が無い場合、胴体と主翼との境目が無い場合等、種々のバリエーションが想定される。また、推進装置１３は、ジェットエンジン、原動機によって回転するプロペラ、モータを利用した推進装置等である。推進装置１３は、主翼に組付けられてもよい。移動体１２としては、航空機１２の他、水中推進体、鉄道車両（例えば、磁気浮上式鉄道等のように、高速（例えば400km/h以上）で走行する鉄道車両）等であってもよい。

航空機１２に、冷却システム２０が組込まれる。冷却システム２０はＶＣＳ（Vapor Cycle System）の一種である。航空機１２において、外気Ａ１を本体１４内に取込んで、冷却システム２０と熱交換を行った後、外に排気する外気流路が形成される。外気Ａ１は、冷却システム２０の熱を、機体内の冷却対象物に曝される流体ではない他の流体に放つための冷却用流体の一例である。外気Ａ１は、胴体、主翼、ジェットエンジン等を介して本体１４内に取入れられてもよい。これにより、冷却システム２０が外部に対して排熱を行うことができる。本体１４内には、冷却対象となる機器１６が設けられる。航空機１２において、冷却システム２０によって冷却された内冷却用空気Ａ２を機器１６に向けて導いた後、冷却システム２０に戻し冷却した後、さらに内冷却用空気Ａ２を機器１６に戻す内気流路が形成される。機器１６は内冷却用空気Ａ２に曝されることで冷却される。

なお、冷却用流体は、空気以外の流体、例えば、液体である場合があり得る。例えば、後の変形例で説明するように、移動体が水中を推進する水中推進体であり、水中推進体の外の液体を利用して本冷却システム２０の冷却を行う場合が考えられる。機体内の冷却対象物に曝される流体は空気以外の流体、例えば、液体である場合があり得る。例えば、気体内の冷却対象物を、蒸発器２８によって冷却される冷却液を用いて冷却する場合が考えられる。

機器１６は、コンピュータ等の制御機器であってもよいし、バッテリ、電源回路等の電源機器であってもよいし、機械機器であってもよい。冷却対象は、機器１６でなくてもよく、荷室内の貨物、居住室内の空気であってもよい。

航空機１２においては、機速と高度とによって外部環境が大きく変動する。冷却システム２０は、外気を取入れて凝縮器で熱交換を行う。このため、外部環境の大きな変動は、冷却システム２０における熱交換性能に大きな影響を与え得る。本実施形態における冷却システム２０では、外部環境の大きな変動にも拘らず、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができるようにするための技術に関する。

図２は冷却システム２０を示すブロック図である。

まず、冷媒が循環するサイクルに関する構成を中心に説明すると、冷却システム２０は、圧縮機２２と、凝縮器２４と、膨張弁２６と、蒸発器２８とを備える。

圧縮機２２は、蒸発器２８で蒸発した冷媒を吸込み、その冷媒を圧縮して凝縮器２４に送出す。圧縮機２２は、例えば、モータと、モータの駆動によって回転するロータ又は羽根を有しており、モータの駆動によってロータ又は羽根を回転させることによって、冷媒を圧縮する。モータの回転速度を制御することによって、圧縮機２２における冷媒の圧縮能力が制御される。例えば、モータの回転速度を上げるほど、圧縮比が上がり、冷媒がより高圧に圧縮される。圧縮機２２は、冷媒を圧縮できればよく、遠心式圧縮機であってもよいし、容積形圧縮機であってもよい。サイクル内の冷媒循環量は圧縮機２２の吐出圧と吐出流量に依存し、圧縮機２２の回転数により、吐出圧と吐出流量が決まる。なお後述の膨張弁２６を開閉することにより、圧縮機２２のその回転数における性能内で冷媒流量が変更される。

凝縮器２４は、圧縮機２２から送出される冷媒を凝縮させて液化する。液化した冷媒は、圧縮機２２による循環の駆動力によって膨張弁に送出される。ここでは、凝縮器２４は、外気流路Ｂ１を経て移動体１２内に取込まれた外気Ａ１に曝される。これにより、凝縮器２４内の冷媒と外気Ａ１との間で熱交換が行われ、冷媒が凝縮して液化すると共に、外気Ａ１が温められて、外部に放出される。凝縮器２４を通過する外気Ａ１の風量が多ければ多いほど、凝縮器２４における熱交換量が多くなる。また、外気Ａ１の温度が低ければ低いほど、凝縮器２４における熱交換量が多くなる。外気Ａ１の温度は外環境に左右され、外気Ａ１の温度自体を制御することは困難であるため、凝縮器２４における熱交換量は、凝縮器２４を通過する外気Ａ１の流量を調整することによってなされるとよい。例えば、外気流路Ｂ１に、流調弁３０が設けられてよい。流調弁３０は、外気流路Ｂ１における外気Ａ１の流れを調整することによって、凝縮器２４に導かれる外気Ａ１の流量を調整する弁である。流調弁３０は、例えば、ソレノイド、モータ等の駆動部によって弁又は羽根を動かして外気Ａ１の流れ又は流量を調整する装置、例えば、バタフライバルブ、ダンパー等であってもよい。流調弁３０に加えて又は代えて、外気流路Ｂ１における風量を増すためのモータ３１ａ及びファン３１ｂが設けられてもよい。流調弁３０、モータ３１ａ及びファン３１ｂは、凝縮器２４に対して外気Ａ１の流れの上流側に設けられてもよいし、下流側に設けられてもよい。流調弁３０、モータ３１ａ及びファン３１ｂは、移動体１２内の外環境に依存する冷却用空気が凝縮器２４に導かれる際の流量を調整する流量調整装置の一例である。以下では、流調弁３０の開度を指令することによって冷却用空気である外気Ａ１の流量を調整する例を中心に説明する。

膨張弁２６は、凝縮器２４から送出される冷媒を膨張させる。膨張された冷媒は、圧縮機２２による循環の駆動力によって蒸発器２８へと送出される。膨張弁２６は、開度調整可能に構成される。例えば、膨張弁２６は、ステッピングモータ等の駆動部の駆動によって弁体を移動させて開度を調整する構成であってもよい。膨張弁２６における開度が大きくなるほど、凝縮器２４における冷媒圧力が低くなると共に蒸発器における冷媒圧力が高くなって、膨張比が小さくなる。逆に、膨張弁における開度が小さくなるほど、凝縮器２４における冷媒圧力が高くなると共に蒸発器における冷媒圧力が低くなって、膨張比が大きくなる。

蒸発器２８は、膨張弁２６によって膨張された冷媒を蒸発させることによって、移動体１２内の空気を冷却する。すなわち、移動体１２内における内気流路Ｂ２の内冷却用空気Ａ２が、冷却対象となる機器１６の周辺空間と本蒸発器２８の周辺空間とを経由するように循環する。蒸発器２８が内冷却用空気Ａ２に曝されることで、蒸発器２８内の冷媒と内冷却用空気Ａ２との間で熱交換が行われ、内冷却用空気Ａ２が冷却されると共に、冷媒が温められて蒸発する。蒸発器２８を通過する内冷却用空気Ａ２の風量が多ければ多いほど、蒸発器２８における熱交換量が多くなる。また、内冷却用空気Ａ２の温度が高いほど、蒸発器２８における熱交換量が多くなる。内冷却用空気Ａ２の温度は主として機器１６の温度に左右されるため、蒸発器２８における熱交換量は、蒸発器２８を通過する内冷却用空気Ａ２の流量を調整することによってなされてもよい。例えば、内気流路Ｂ２に、風速又は風量を増加させるためのモータ３４ａ及びファン３４ｂが設けられてもよい。また、モータ３４ａ及びファン３４ｂに加えて又は代えて流調弁が設けられてよい。流調弁、モータ３４ａ及びファン３４ｂは、凝縮器２４に対して外気Ａ１の流れの上流側に設けられてもよいし、下流側に設けられてもよい。

冷媒が、上記圧縮機２２と凝縮器２４と膨張弁２６と蒸発器２８とをこの順で循環するように、それらが配管を介して接続されている。

蒸発器２８と圧縮機２２との間に気液分離器２１が介在してもよい。気液分離器２１は、蒸発器２８で蒸発できなかった液相の冷媒を、蒸発した気相の冷媒から分離する液分離器である。

この冷却システム２０において、冷媒の各部の状態を検出するため、次に説明するセンサが設けられる。すなわち、凝縮器２４における圧力を検出するための圧力センサとして、第１圧力センサ４０及び第２圧力センサ４１が設けられる。凝縮器２４の上流側である入口に、当該入口における冷媒の圧力を検出するための第１圧力センサ４０が設けられる。凝縮器２４の下流側である出口に、当該出口における冷媒圧力を検出するための第２圧力センサ４１が設けられる。なお、凝縮器２４における圧力を検出するセンサは１つであってもよい。例えば、第１圧力センサ４０及び第２圧力センサ４１のうちの一方のみが設けられてもよい。第１圧力センサ４０と第２圧力センサ４１とが凝縮器２４の上流側及び下流側のそれぞれに設けられれば、凝縮器２４における圧力損を考慮した冷却処理が行われ得る。さらに、凝縮器２４の下流側における配管に、凝縮器２４の下流側における冷媒の温度を検出する温度センサ４２が設けられる。

さらに、この冷却システム２０には、蒸発器２８による冷却温度を検出する冷却温度検出センサ４３が設けられる。冷却温度は、蒸発器２８によって冷却された内冷却用空気Ａ２によって冷却可能な温度である。冷却温度検出センサ４３は、例えば、内冷却用空気Ａ２の流れにおいて蒸発器２８の下流側に設けられ、蒸発器２８で冷却された温度を検出する位置に設けられる。

また、冷却システム２０には、環境温度を取得するための環境温度取得用センサ４５、４６を備える。環境温度とは、冷却用空気Ａ１によって凝縮器２４が曝されることになる環境温度である。移動体１２の表面環境温度が移動体１２の移動速度及び移動に伴う高さ（高度及び深度のいずれであってもよい）の少なくとも一方によって影響を受ける場合、環境温度は、移動体１２の動き（速さ）、高さ（高度及び深度のいずれであってもよい）の少なくとも一方を加味した外部環境に左右される温度として把握されてもよい。

移動体１２が航空機１２である場合、環境温度は、当該航空機１２の全温（外気全温）であってもよい。全温は、静音に運動エネルギー分の動温を合わせた温度であり、航空機１２の速度及び高度の両方に影響を受ける温度である。冷却用空気Ａ１は、航空機１２の外から冷却システム２０に導かれる外気Ａ１であるため、航空機１２の全温に応じた温度を有する。より具体的には、全温とは、航空機１２の外表面における流体（ここでは空気）の温度であり、よどみ温度とも呼ばれる。例えば、全温は、航空機の速度、高度等から算出され得る。そこで、環境温度取得用センサ４５、４６として、機速センサ及び高度計を設け、それらの環境温度取得用センサ４５、４６からの出力に基づいて環境温度としての全温を導出してもよい。なお、航空機１２外の温度を検出する温度センサを設け、その温度センサの出力に基づいて全温を求めてもよい。また、外環境温度は、冷却システム２０に流れ込む外気Ａ１を直接計測した温度であってもよい。

本冷却システム２０における制御に係る構成について説明する。本冷却システム２０は、各部を制御する制御部５０を備える。

制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ５２、記憶部５４等を備えるコンピュータによって構成される。制御部５０には、各種指令、設定値等を入力するためのキーボード、タッチパネル等の入力部５８が接続されてもよい。プロセッサ５２は電気回路によって構成されており、記憶部５４に記憶されたプログラム５４ａに既述された手順に従って演算処理を実行することによって、圧縮機２２、流調弁３０、膨張弁２６等の駆動を制御する下記の各種処理を実行する。プロセッサ５２は単一のプロセッサによって構成されていてもよいし、複数のプロセッサによって構成されていてもよい。記憶部５４は、ＨＤＤ（Hard disk drive）、ＳＳＤ（Solid-state drive）等の不揮発性記憶装置によって構成されている。記憶部５４には、プログラム５４ａ、目標冷却温度５４ｂ、圧力オフセット値５４ｃ、サブクール設定値５４ｄ、飽和圧力表５４ｅ、飽和温度表５４ｆ等が格納されている。プログラム５４ａは、コンピュータである制御部５０に本システム２０に係る処理を実行させるためのプログラムである。プログラムは、可搬性ある記録媒体に記録されて流通すること、或いは、通信ネットワーク等の通信媒体を通じて提供されることもあり得る。目標冷却温度５４ｂは、蒸発器２８によって内冷却用空気Ａ２を冷却する目標温度である。温度センサ４２の出力に基づく内冷却用空気Ａ２の検出温度が当該目標温度となるように、圧縮機２２の駆動が制御される。飽和圧力表５４ｅは、冷媒の温度に飽和圧力を対応付けたテーブルであり、導出された全温と本飽和圧力表５４ｅを参照することで、全温に対応する冷媒の飽和圧力が求められる。圧力オフセット値５４ｃは、凝縮器２４の入口圧力を、全温に対応する飽和圧力からずらす目標値である。第１圧力センサ４０の出力に基づく検出圧力が、全温に対する飽和圧力に上記圧力オフセット値５４ｃ分ずらした目標値となるように、流調弁３０の駆動が制御される。飽和温度表５４ｆは、冷媒の圧力に飽和温度を対応付けたテーブルであり、第２圧力センサ４１の出力に基づく圧力と本飽和温度表５４ｆとに基づくことで、検出された圧力に対する冷媒の飽和温度が求められる。サブクール設定値５４ｄは、凝縮器２４の出口における目標サブクールである。第２圧力センサ４１の出力に基づく検出圧力に対する飽和温度と温度センサ４２の出力に基づく検出温度との差からサブクールが求められ、当該サブクールがサブクール設定値５４ｄとなるように、膨張弁２６の開度が制御される。圧力オフセット値５４ｃ、サブクール設定値５４ｄは、推論的、実験的、経験的に設定された値であってもよい。

図３は制御部５０による処理の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１からＳ８は第１処理を示し、ステップＳ１１からＳ１７は第２処理を示し、ステップＳ２１からステップＳ２５は第３処理を示す。本実施形態では、物理的に１つのコンピュータとして構成された制御部５０が、第１処理及び第２処理を実行し、さらに第３処理も実行する例が示される。物理的に１つのコンピュータとして構成されているとは、１つの装置として取扱可能な装置として構成されていることをいう。このため、制御部５０内のプロセッサ５２がいわゆるマルチコアＣＰＵとして構成されていてもよい。第１処理、第２処理及び第３処理は、並列処理されてもよい。ここでの並列処理には、プロセッサ５２に組込まれた複数のコアプロセッサが別々に処理を行う場合だけでなく、１つ又は複数のコアプロセッサが擬似的に並列処理を行う場合を含む。もっとも、第１処理、第２処理及び第３処理は、物理的に別々のコンピュータによって処理されてもよい。

第１処理は、環境温度取得用センサ４５、４６の出力に基づく環境温度としての全温と第１圧力センサ４０の出力とに基づいて、凝縮器２４における冷媒の圧力が環境温度における冷媒の飽和圧力よりも大きくなるように流量調整装置の一例である流調弁３０によって流量を調整する処理である。

すなわち、ステップＳ１において、全温が求められる。上記のように、例えば、環境温度取得用センサ４５、４６としての航空機の機速センサ、高度計等から全温が求められる。

次ステップＳ２において、ステップＳ１で求められた全温に基づいて飽和圧力表５４ｅを参照することによって、求められた全温に対する飽和圧力が求められる。

次ステップＳ３において、ステップＳ２で求められた全温に対する飽和圧力に圧力オフセット値５４ｃが加算されることによって、目標圧力Ｐｔが求められる。なお、圧力オフセット値５４ｃは、０以上の任意の値であってもよい。

次ステップＳ４において、第１圧力センサ４０の出力に基づく検出圧力Ｐと上記目標圧力Ｐｔとを比較する。検出圧力Ｐが目標圧力Ｐｔよりも小さい場合、ステップＳ５に進み、流調弁３０の開度を下げる。これにより、凝縮器２４における冷媒の熱交換量が少なくなって、検出圧力Ｐが上がって目標圧力Ｐｔに近づく。検出圧力Ｐが目標圧力Ｐｔと同じである場合、ステップＳ６に進み、流調弁３０の開度を維持する。これにより、検出圧力Ｐと目標圧力Ｐｔとが同じである状態が維持される。検出圧力Ｐが目標圧力Ｐｔよりも大きい場合、ステップＳ７に進んで、流調弁３０の開度を上げる。これにより、凝縮器２４における冷媒の熱交換量が大きくなって。検出圧力Ｐが下がって目標圧力Ｐｔに近づく。

ステップＳ４からＳ７によって、凝縮器２４の入口における冷媒圧力が全温に対する飽和圧力以上となって、当該入口における冷媒を気相とする処理が実行される。ここで、当該入口における冷媒の温度は、外気Ａ１の全温以上となる。即ち、ステップＳ４からＳ７は、上記飽和圧力と上記冷媒圧力とを比較し、比較結果に基づいて凝縮器２４の上流側における冷媒が外気Ａ１の全温以上の温度を有する気相となるように流量調整装置による流量を調整する処理の一例である。

ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７の後、ステップＳ８に進む。ステップＳ８において、冷却の終りの有無、例えば、本システム２０の電源オンオフ指令の有無が判定される。例えば、電源スイッチ等の操作に基づく電源オンオフ信号に基づいて、冷却が終了せず継続されると判定されると、ステップＳ１に戻って以降の処理を繰返す。冷却が終了と判定されると、本第１処理を終了する。

第２処理は、第２圧力センサ４１の出力と温度センサ４２の出力とに基づいて、凝縮器２４の下流側において冷媒がサブクール状態となるように膨張弁２６による開度を調整する処理である。

すなわち、ステップＳ１１において、第２圧力センサ４１の出力に基づく凝縮器２４の下流側における冷媒圧力と、飽和温度表５４ｆとに基づいて、当該冷媒圧力における飽和温度を求める。

次ステップＳ１２において、ステップＳ１１で求められた飽和温度から温度センサ４２の出力に基づく凝縮器２４の下流側における冷媒温度を減算してサブクールＳを求める。

次ステップＳ１３において、サブクール設定値５４ｄとして規定されたサブクール目標値ＳｔとサブクールＳとを比較する。なお、サブクール目標値Ｓｔはサブクールの成立を示す任意の値であってもよい。サブクールＳがサブクール目標値Ｓｔよりも大きい場合、ステップＳ１４に進み、膨張弁２６の開度を上げる。これにより、凝縮器２４における流量が多くなる。ここで、外気Ａ１の温度と流量、及び凝縮器２４内の冷媒の温度が一定であるならば、凝縮器２４における熱交換量は一定であり、この条件下で、凝縮器２４における流量が多くなると、その多くなった分、凝縮器下流側温度が上がる。すると、サブクールＳが小さくなってサブクール目標値Ｓｔに近づく。サブクールＳがサブクール目標値Ｓｔと同じである場合、ステップＳ１５に進み、膨張弁２６の開度を維持する。これにより、サブクールＳがサブクール目標値Ｓｔと同じである状態が維持される。サブクールＳがサブクール目標値Ｓｔよりも小さい場合、ステップＳ１６に進み、膨張弁２６の開度を下げる。これにより、凝縮器２４における流量が少なくなる。すると、上記と同様に、熱交換量が一定である条件下で、凝縮器２４における流量が少なくなった分、凝縮器下流側温度が下がり、サブクールＳが大きくなってサブクール目標値Ｓｔに近づく。

ステップＳ１３からＳ１６によって、凝縮器２４の出口におけるサブクールＳがサブクール目標値Ｓｔとなること、即ち、サブクール状態とする処理が実行される。即ち、ステップＳ１３からＳ１６は、上記飽和温度と上記冷媒温度とを比較し、その比較結果に基づいて凝縮器２４の下流側における冷媒がサブクール状態となるように膨張弁２６による開度を調整する処理の一例である。

ステップＳ１４、Ｓ１５、Ｓ１６の後、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７において、冷却の終りの有無、例えば、本システム２０の電源オンオフ指令の有無が判定される。冷却が終らず継続されると判定されると、ステップＳ１１に戻って以降の処理を繰返す。冷却が終了と判定されると、本第２処理を終了する。

第３処理は、冷却温度検出センサ４３の出力に基づく冷却温度と目標冷却温度５４ｂとに基づいて、圧縮機２２を制御する処理である。

すなわち、ステップＳ２１において、冷却温度検出センサ４３の出力に基づく冷却温度Ｔ、即ち、蒸発器２８の下流側における内冷却用空気Ａ２の温度Ｔと、目標冷却温度５４ｂによって規定される目標冷却温度Ｔａとを比較する。温度Ｔが目標冷却温度Ｔａよりも小さい場合、ステップＳ２２に進み、圧縮機２２の回転数を下げる。これにより、圧縮機２２の前後における冷媒の圧縮比が小さくなり、蒸発器２８内の冷媒圧力が上がり、冷媒の温度が高まる。このため、内冷却用空気Ａ２と蒸発器２８内の冷媒との温度差が小さくなり、熱交換量が落ちて、温度Ｔが上がり、目標冷却温度Ｔａに近づく。また、圧縮機２２の回転数を下げると冷媒循環流量も小さくなり、これも蒸発器２８における熱交換量を低下させるため、同じく温度Ｔを上げる効果がある。温度Ｔが目標冷却温度Ｔａと同じである場合、ステップＳ２３に進み、圧縮機２２の回転数を維持する。ここれにより、温度Ｔが目標冷却温度Ｔａと同じである状態が維持される。温度Ｔが目標冷却温度Ｔａよりも大きい場合、ステップＳ２４に進み、圧縮機２２の回転数を上げる。これにより、圧縮機２２の前後における冷媒の圧縮比が大きくなり、蒸発器２８内の冷媒圧力が下がり、冷媒の温度は下がる。このため、内冷却用空気Ａ２と蒸発器２８内の冷媒との温度差が大きくなって、本システム２０における冷却能力が高まる。これにより、温度Ｔが下がり、目標冷却温度Ｔａに近づく。圧縮機２２の回転数が上がることにより循環流量も大きくなり、これも蒸発器２８における熱交換量を上昇させるため、同じく温度Ｔを下げる効果がある。

ステップＳ２１からＳ２４は、蒸発器２８の下流側における内冷却用空気Ａ２の温度Ｔ、即ち、冷却温度Ｔが、目標冷却温度Ｔａに近づくように、圧縮機２２の回転数を調整する処理の一例である。

ステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ２４の後、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５において、冷却の継続の有無、例えば、本システム２０の電源オンオフ指令の有無が判定される。冷却が終らず継続されると判定されると、ステップＳ２１に戻って以降の処理を繰返す。冷却が終了と判定されると、本第３処理を終了する。

ステップＳ８，Ｓ１７、Ｓ２５において、冷却が終了と判定されると、本システム２０における処理が終了する。

図４は本システム２０におけるデータフローを示す図であり、図５は本システム２０における圧力－比エンタルピー線図である。これらの図を参照して、各部のデータ処理例と冷媒の状態とを説明する。

圧縮機２２において圧縮された冷媒は、凝縮器２４に送込まれる。この際、上記第１処理が実行される。即ち、航空機１２の機速、高度等に基づいて外気全温が求められると共に、外気全温及び飽和圧力表５４ｅに基づいて飽和圧力が求められる。飽和圧力とオフセット値とを加算した値と、凝縮器２４の入口における冷媒圧力の値とが、制御部５０の処理機能によって実現される制御器（ＰＩＣ０２）に与えられ、制御器（ＰＩＣ０２）は当該加算値及び冷媒圧力の値とに基づいて、流調弁３０の開度を指令する値を流調弁３０に与える。流調弁３０の開度を調整することによって、凝縮器２４の入口における冷媒圧力が外気Ａ１による冷却温度である全温に対する飽和圧力よりも大きくなるように、外気Ａ１による凝縮器２４の熱交換量が調整される。これにより、凝縮器２４の入口において冷媒が外気Ａ１の全温以上の温度を有する気相となるように、流量調整装置が制御される。

凝縮器２４において、冷媒と外気Ａ１との間で熱交換が行われた後、当該冷媒は膨張弁２６に送出される。なお、上記のように、凝縮器２４の入口において冷媒が外気Ａ１の全温以上の温度を有する気相となっていることから、凝縮器２４において冷媒の熱がより確実に外気Ａ１に排出される。冷媒が凝縮器２４の下流側に流れると、上記第２処理が実行される。即ち、凝縮器２４の出口における冷媒の圧力と飽和温度表とに基づいて飽和温度が求められる。この飽和温度から凝縮器２４の下流側における冷媒温度を減算したサブクールが制御部５０の処理機能によって実現される制御器（ＴＩＣ０３）に与えられる。制御器（ＴＩＣ０３）は、サブクールとサブクール設定値とに基づき膨張弁２６の開度を指令する値を膨張弁２６に与える。膨張弁２６の開度を調整することによって、凝縮器２４における圧力が調整され、もって、凝縮器２４の出口においてサブクール設定値に応じた所望のサブクール状態が成立するように、膨張弁２６における冷媒の膨張の程度が調整される。

冷媒は、膨張弁２６によって膨張される。これによって、圧力が低下した冷媒が蒸発器２８に送出される。蒸発器２８において、冷媒と内冷却用空気Ａ２との間で熱交換が行われ、冷媒が気相となる。蒸発器２８の出口において冷媒がスーパーヒート状態となってもよい。冷媒をより確実に加熱状態にするための処理例について後の変形例で説明する。

冷媒は、蒸発器２８から気液分離器２１を経て圧縮機２２に送込まれる。冷媒は、圧縮機２２において圧縮された後、再度、凝縮器２４に送込まれる。冷媒が蒸発器２８から圧縮機２２に送られる際に、上記第３処理が実行される。即ち、蒸発器２８を経て冷却された内冷却用空気Ａ２の冷却温度と目標冷却温度とが処理機能によって実現される制御器（ＴＩＣ０１）に与えられる。制御器（ＴＩＣ０１）は、冷却温度と目標冷却温度とに基づいて、圧縮機２２の回転数を指令する値を圧縮機２２に与える。回転数の指令値に応じて圧縮機２２の圧縮比が高まるほど、本システム２０の冷却能力が高められ、内冷却用空気Ａ２の冷却温度を低くすることができる。圧縮機２２の回転数を制御してその圧縮比を制御することによって、冷却温度が目標冷却温度となるように調整することができる。

以上のよう構成された移動体用冷却システム２０、冷却システム付移動体１０及び冷却制御方法によると、凝縮器２４における冷媒の圧力が環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように、流量調整装置による流量を調整する第１処理と、凝縮器２４の下流側において冷媒がサブクール状態となるように、膨張弁２６による開度を調整する第２処理とが実行される。このため、凝縮器２４の上流側で冷媒が外気Ａ１の全温以上の温度を有する気相となり、かつ、凝縮器２４の下流側で冷媒がサブクール状態となり、凝縮器２４において冷媒の潜熱領域を活用して、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。また、これにより、高いＣＯＰ（Coefficient of Performance）を得ることができる。例えば、航空機のように、設備重量、容積に制約がある移動体に関して、システム２０の性能を最大限活用できる点でメリットが大である。

また、上記第１処理及び第２処理は、蒸発器２８における熱交換作用とは独立して制御されるため、冷却対象に対する冷却性能に対する影響を避けることができる。

具体的な一例として、第１処理では、環境温度に対する冷媒の飽和圧力と凝縮器２４における冷媒の検出圧力とを比較することで、凝縮器２４における冷媒の圧力が環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように、流量調整装置による流量を調整することができる。凝縮器２４における冷媒の圧力が環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるようにする処理は、凝縮器２４、特に、凝縮器２４の入口において、冷媒の温度が外気の全温以上となるようにする処理と把握されてもよい。

また、具体的な一例として、第２処理では、凝縮器２４の下流側における冷媒の検出圧力に対する飽和温度と凝縮器２４の下流側における冷媒の検出温度とを比較し、その日各結果に基づいて、凝縮器２４の下流側において冷媒がサブクール状態となるように、膨張弁２６による開度を調整することができる。

さらに、制御部５０が、冷却温度検出センサ４３の出力と目標冷却温度とに基づいて、圧縮機２２を制御する第３処理を実行する。このため、冷却サイクル上、蒸発器入口の乾き度が小さくなり、蒸発器２８における潜熱領域を大きくとることができ、冷却能力を大きくすることができる。従って、上記第１処理と第２処理とによって効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させつつ、目的とする冷却温度に合わせてシステム２０の冷却能力を調整することができる。

また、航空機１２等の移動体１２において、外気Ａ１を取入れて凝縮器２４を冷却する場合、当該外気Ａ１は全温に応じた温度である。このため、環境温度として全温を採用することによって、凝縮器２４が曝される温度として適切な温度に基づいて第１処理を実行できる。

また、流量調整装置として流調弁３０及びファン３１ｂの少なくとも一方によって流量を調整する構成と採用することで、凝縮器２４における熱交換量を調整することができる。

また、第１処理及び第２処理が物理的に１つのコンピュータによって実現されることによって、構成の簡易化が図られる。

図６は変形例に係る移動体用冷却システム１２０を示すブロック図である。図６では主として上記実施形態におけるシステム２０と異なる構成部分が示される。

この移動体用冷却システム１２０では、蒸発器２８を通過する内冷却用空気Ａ２の流量を調整する内冷却用流量調整装置が設けられる。内冷却用流量調整装置は、内気流路Ｂ２に設けられたファン１４２ｂ及びモータ１４２ａであってもよい。モータ１４２ａによってファン１４２ｂを回転させることによって、蒸発器２８を経由する流量が調整される。ファン１４２ｂは、蒸発器２８の上流側に設けられてもよいし、下流側に設けられてもよい。内冷却用流量調整装置は、上記流調弁３０と同様の流調弁１４０であってもよい。

また、蒸発器２８の下流側に第３圧力センサ１３０と蒸発器下流側冷媒温度センサ１３２とが設けられる。第３圧力センサ１３０は、蒸発器２８の下流側における冷媒の圧力を検出する圧力センサである。蒸発器下流側冷媒温度センサ１３２は、蒸発器２８の下流側における冷媒の温度を検出する温度センサである。

制御部１５０は、上記制御部５０の記憶部５４に対応する記憶部１５４にプログラム１５４ａが記憶されている。プログラム１５４ａは、プログラム５４ａに既述された処理手順に加え、第４処理を実行するための処理手順を含む。また、記憶部１５４には、スーパーヒート設定値１５４ｂ及び飽和温度表１５４ｃが格納されている。スーパーヒート設定値１５４ｂは、蒸発器２８の出口における目標スーパーヒートである。飽和温度表１５４ｃは、冷媒の圧力に飽和温度を対応付けたテーブルである。第３圧力センサ１３０に出力に基づく検出圧力と飽和温度表１５４ｃとに基づくことで、検出圧力に対する冷媒の飽和温度が求められる。この飽和温度と蒸発器下流側冷媒温度センサ１３２の出力に基づく検出温度との差に基づいてスーパーヒートが求められ、このスーパーヒートが上記スーパーヒート設定値１５４ｂとなるように、内冷却用流量調整装置におけるモータ１４２ａ及びファン１４２ｂの回転数が制御される。スーパーヒート設定値１５４ｂは、スーパーヒート状態を示す値であればよく、推論的、実験的、経験的に設定された値であってもよい。

図７は制御部１５０による第４処理の一例を示すフローチャートである。第４処理は、上記第１から第３処理に対して並列処理される。

ステップＳ３１において、第３圧力センサ１３０の出力に基づく蒸発器２８の下流側における冷媒圧力と、飽和温度表１５４ｃとに基づいて、当該冷媒圧力における飽和温度を求める。

次ステップＳ３２において、蒸発器下流側冷媒温度センサ１３２の出力に基づく蒸発器２８の下流側における冷媒温度から上記飽和温度を減算してスーパーヒートＨを求める。

次ステップＳ３３において、スーパーヒート設定値１５４ｂとして規定されたスーパーヒート目標値ＨｔとスーパーヒートＨとを比較する。スーパーヒートＨがスーパーヒート目標値Ｈｔよりも小さい場合、ステップＳ３４に進み、モータ１４２ａの回転数を上げる。これにより、蒸発器２８における熱交換量が多くなり、スーパーヒートが大きくなってスーパーヒート目標値Ｈｔに近づく。スーパーヒートＨがスーパーヒート目標値Ｈｔと同じである場合、ステップＳ３５に進み、モータ１４２ａの回転数を維持する。これにより、スーパーヒートＨがスーパーヒート目標値Ｈｔと同じである状態が維持される。スーパーヒートＨがスーパーヒート目標値Ｈｔよりも大きい場合、ステップＳ３６に進み、モータ１４２ａの回転数を下げる。これにより、蒸発器２８における熱交換量が小さくなり、スーパーヒートが小さくなって、スーパーヒート目標値Ｈｔに近づく。

ステップＳ３４、Ｓ３５、Ｓ３６の後、ステップＳ３７に進む。ステップＳ３７において、冷却の継続の有無、例えば、本システム２０の電源オンオフ指令の有無が判定される。冷却が終了せず継続されると判定されると、ステップＳ３１に戻って以降の処理を繰返す。冷却が終了と判定されると、本第４処理を終了する。

本システム１２０において、上記第４処理が実行されることによって、蒸発器２８の下流側において冷媒がスーパーヒート状態となるように、内冷却用流量調整装置による流量が調整される。このため、蒸発器２８においても潜熱領域を活用した冷却サイクルを成立させることができ、冷却がより効率的になされる。

移動体１２が航空機１２である場合には、その推進に伴って外環境が大きく変化するため、移動体１２の外環境に依存する冷却用空気による凝縮器２４の冷却性が大きく変動する。例えば、航空機１２が空中を推進している場合と地上にある場合との間で、外環境が０．２気圧～１．０気圧、－７４℃～６０℃と変化する可能性があり、その環境に応じてシステム２０を稼働させることになる。このような場合において、環境温度に応じて上記第１処理を実行し、これと並列して第２処理を実行することで、外環境の変動に拘らず、凝縮器２４において潜熱領域を有効活用して、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる点で特に有効である。

図８に示すように、移動体１２が水中推進体３１２である場合、当該水中推進体３１２は水中内を潜って推進する。この場合、深度が変ると、水中温度、水圧等が大きく変動するため、外環境に曝される水中推進体３１２の外殻温度も大きく変動し、当該外殻近くを流れる流体温度も大きく変動する。外殻近くを流れる流体である液体（海水又は水）によって凝縮器２４を冷却する場合には、外環境の変動が凝縮器２４の冷却用の液体（海水又は水）の温度に影響を与え得る。このため、水中推進体３１２に、上記システム２０、１２０を搭載し、その外殻近くを流れる液体（海水又は水）を利用して凝縮器２４を冷却した場合においても、その環境温度（特に深度に左右される温度）に拘らず、凝縮器２４において潜熱領域を有効活用して、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。

また、例えば、図９に示すように、移動体１２は鉄道車両４１２であってもよい。例えば、鉄道車両４１２が磁気浮上式鉄道等のように、高速（例えば400km/h以上）で走行する高速鉄道車両４１２である場合には、速度の影響によって全温が変り得る。このため、走行による外環境の変動が外から取入れられる凝縮器２４の冷却用の空気の温度に影響を与え得る。このため、鉄道車両４１２に、上記システム２０、１２０を搭載した場合においても、その鉄道車両速度に拘らず、凝縮器２４において潜熱領域を有効活用して、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。

移動体１２は、上記のように航空機１２、水中推進体３１２又は鉄道車両４１２である必要は無い。移動体１２は、その他、その他鞍乗型乗物、自動車等であってもよい。

なお、上記実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組合わせることができる。

本明細書及び図面は下記の下記態様を開示する。

第１の態様に係る移動体用の冷却システムは、移動体用の冷却システムであって、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器によって凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させて前記移動体内の流体を冷却する蒸発器と、前記移動体の外環境に依存する冷却用流体が前記凝縮器に導かれる際の流量を調整する流量調整装置と、前記冷却用流体によって前記凝縮器が曝される環境温度を取得するための環境状況を検出する環境温度取得用センサと、前記凝縮器における冷媒の圧力を検出する圧力センサと、前記凝縮器の下流側における冷媒の温度を検出する温度センサと、前記環境温度取得用センサの出力に基づく環境温度と前記圧力センサの出力とに基づいて、前記凝縮器における冷媒の圧力が前記環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように前記流量調整装置によって前記冷却用流体の流量を調整する第１処理と、前記圧力センサの出力と前記温度センサの出力とに基づいて、前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように前記膨張弁による開度を調整する第２処理とを実行する制御部と、を備える。

第１の態様に係る移動体用冷却システムによると、凝縮器における冷媒の圧力が環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように流量調整装置によって冷却用流体の流量を調整する第１処理と、凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように膨張弁による開度を調整する第２処理とを実行する。このため、凝縮器において潜熱領域を活用して、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。

第２の態様は、第１の態様に係る移動体用冷却システムであって、前記圧力センサは、前記凝縮器の上流側に設けられた第１圧力センサと、前記凝縮器の下流側に設けられた第２圧力センサとを含み、前記第１処理では前記第１圧力センサの出力を用い、前記第２処理では前記第２圧力センサの出力を用いる。この場合、凝縮器における圧力損を考慮して冷却に係る上記処理を実行できる。

第３の態様は、第１又は第２の態様に係る移動体用冷却システムであって、前記第２処理は、前記圧力センサに出力に基づいて、前記凝縮器における冷媒圧力に対する飽和温度を求め、その飽和温度と前記温度センサの出力に基づく前記凝縮器の下流側における冷媒の温度とを比較し、その比較結果に基づいて前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように前記膨張弁による開度を調整する処理とされている。この場合、凝縮器における冷媒の圧力に対する飽和温度と凝縮器の下流側における冷媒の温度とを比較し、その比較結果に基づいて前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように前記膨張弁による開度を調整することができる。

第４の態様は、第１から第３のいずれか１つの態様に係る移動体用冷却システムであって、前記蒸発器による冷却温度を検出する冷却温度検出センサをさらに備え、前記制御部は、前記冷却温度検出センサの出力と目標冷却温度とに基づいて、前記圧縮機を制御する第３処理を実行する。これにより、圧縮機の制御によって、移動体用冷却システムによる冷却能力を制御することができる。

第５の態様は、第１から第４のいずれか１つの態様に係る移動体用冷却システムであって、前記制御部は、前記環境温度取得用センサの出力に基づいて前記移動体の全温を求め、求められた全温を前記環境温度として前記第１処理を実行する。これにより、凝縮器が曝される温度として適した全温に基づいて第１処理を実行できる。

第６の態様は、第１から第５のいずれか１つの態様に係る移動体用冷却システムであって、前記流量調整装置は、冷却用流体の流量を調整する流量調整弁及び冷却用流体を送るファンのうちの少なくとも一方を含む。これにより、流量調整弁及びファンの少なくとも一方によって、流量を調整することができる。

第７の態様は、第１から第６のいずれか１つの態様に係る移動体用冷却システムであって、前記制御部は、前記第１処理と前記第２処理とを実行する物理的に１つのコンピュータとして構成されているものである。これにより、１つのコンピュータによって、第１処理と第２処理とを実行できる。

第８の態様は、第１から第７のいずれか１つの態様に係る移動体用冷却システムであって、前記蒸発器の下流側における冷媒の圧力を検出する第３圧力センサと、前記蒸発器の下流側における冷媒の温度を検出する蒸発器下流側冷媒温度センサと、前記移動体内の流体が前記蒸発器に導かれる際の流量を調整する内冷却用流量流調整装置と、を備え、前記制御部は、前記第３圧力センサの出力と前記蒸発器下流側冷媒温度センサの出力とに基づいて、前記蒸発器の下流側において冷媒がスーパーヒート状態となるように前記内冷却用流量調整装置によって前記移動体内の流体の流量を調整するものである。これにより、蒸発器においても潜熱領域を活用することができる。

第９の態様は、第１から第８のいずれか１つの態様に係る移動体用冷却システムであって、前記移動体が、航空機、水中推進体又は鉄道車両とされているものである。この場合、航空機、水中推進体又は鉄道車両が推進する際には、外環境が大きく変化するため、移動体の外環境に依存する冷却用流体による凝縮器の冷却性が大きく変動する。そこで、このような場合において、第１処理と第２処理とを実行することで、外環境の変動に拘らず、凝縮器において潜熱領域を活用して、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。

第１０の態様に係る冷却システム付移動体は、第１から第８のいずれか１つの態様に係る移動体用冷却システムと、前記移動体用冷却システムが組込まれた状態で移動可能な移動体と、を備える。これにより、移動体において、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。

第１１の態様は、第１０の態様に係る冷却システム付移動体であって、前記移動体は、航空機、水中推進体又は鉄道車両とされているものである。この場合、大気中、水中又は地上を移動体が移動する際に、外環境が大きく変化し、移動体の外環境に依存する冷却用流体による凝縮器の冷却性が大きく変動する。そこで、このような場合において、第１処理と第２処理とを実行することで、外環境の変動に拘らず、凝縮器において潜熱領域を活用して、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。

第１２の態様に係る冷却制御方法は、移動体において、冷媒が圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を循環する冷却システムを制御する、冷却制御方法であって、前記凝縮器が曝される環境温度と、前記凝縮器における冷媒の圧力とに基づいて、前記凝縮器における冷媒の圧力が前記環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように前記凝縮器に導かれる冷却用流体の流量を調整する第１処理と、前記凝縮器における冷媒の圧力と前記凝縮器の下流側における冷媒の温度とに基づいて、前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように前記膨張弁による開度を調整する第２処理と、を実行する。

この冷却制御方法によると、凝縮器における冷媒の圧力が環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように凝縮器に導かれる冷却用流体の流量を調整する第１処理と、前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように膨張弁による開度を調整する第２処理とを実行する。このため、凝縮器において潜熱領域を活用して、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。

第１３の態様は、第１２の態様に係る冷却制御方法であって、前記第１処理は、前記凝縮器の上流側において検出された冷媒圧力に基づく処理であり、前記第２処理は、前記凝縮器の下流側において検出された冷媒圧力に基づく処理とされている。これにより、凝縮器における圧力損を考慮して冷却に係る制御を行える。

第１４の態様は、第１２又は第１３の態様に係る冷却制御方法であって、前記第２処理は、前記凝縮器における冷媒の圧力に基づいてその冷媒圧力に対する飽和温度を求め、その飽和温度と前記凝縮器の下流側における冷媒の温度とを比較し、その比較結果に基づいて前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように前記膨張弁による開度を調整する処理とされている。この場合、凝縮器における冷媒の圧力に対する飽和温度と凝縮器の下流側における冷媒の温度とを比較し、その比較結果に基づいて前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように前記膨張弁による開度を調整することができる。

第１５の態様は、第１２から第１４のいずれか１つの態様に係る冷却制御方法であって、前記蒸発器による冷却温度と目標冷却温度とに基づいて、前記圧縮機を制御する第３処理を実行する。これにより、圧縮機の制御によって、冷却システムによる冷却能力を制御することができる。

第１６の態様は、第１２から第１５のいずれか１つの態様に係る冷却制御方法であって、前記移動体の全温を求め、求められた全温を前記環境温度として前記第１処理を実行する。これにより、凝縮器が曝される温度として適切な全温に基づいて第１処理を実行できる。

第１７の態様は、第１２から第１６からいずれか１つの態様に係る冷却制御方法であって、前記移動体が、航空機、水中推進体又は鉄道車両とされているものである。航空機、水中推進体又は鉄道車両が推進する際には、外環境が大きく変化するため、移動体の外環境に依存する冷却用流体による凝縮器の冷却性が大きく変動する。そこで、このような場合において、第１処理と第２処理とを実行することで、外環境の変動に拘らず、凝縮器において潜熱領域を活用して、効率的かつ安定的な冷却サイクルを成立させることができる。

上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１０ 冷却システム付移動体
１２ 移動体（航空機）
２０、１２０ 移動体用冷却システム
２２ 圧縮機
２４ 凝縮器
２６ 膨張弁
２８ 蒸発器
３０ 流調弁
３１ａ モータ
３１ｂ ファン
３４ａ モータ
３４ｂ ファン
４０ 第１圧力センサ
４１ 第２圧力センサ
４２ 温度センサ
４３ 冷却温度検出センサ
４５ 環境温度取得用センサ
４６ 環境温度取得用センサ
５０、１５０ 制御部
５２ プロセッサ
５４、１５４ 記憶部
５４ａ、１５４ａ プログラム
５４ｂ 目標冷却温度
５４ｃ 圧力オフセット値
５４ｄ サブクール設定値
５８ 入力部
１３０ 第３圧力センサ
１３２ 蒸発器下流側冷媒温度センサ
１４０ 流調弁
１４２ａ モータ
１４２ｂ ファン
１５４ｂ スーパーヒート設定値
３１２ 水中推進体
４１２ 鉄道車両

Claims (17)

1. 移動体用の冷却システムであって、
   冷媒を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
   前記凝縮器によって凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、
   前記膨張弁によって膨張された冷媒を蒸発させて前記移動体内の流体を冷却する蒸発器と、
   前記移動体の外環境に依存する冷却用流体が前記凝縮器に導かれる際の流量を調整する流量調整装置と、
   前記冷却用流体によって前記凝縮器が曝される環境温度を取得するための環境状況を検出する環境温度取得用センサと、
   前記凝縮器における冷媒の圧力を検出する圧力センサと、
   前記凝縮器の下流側における冷媒の温度を検出する温度センサと、
   前記環境温度取得用センサの出力に基づく環境温度と前記圧力センサの出力とに基づいて、前記凝縮器における冷媒の圧力が前記環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように前記流量調整装置によって前記冷却用流体の流量を調整する第１処理と、前記圧力センサの出力と前記温度センサの出力とに基づいて、前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように前記膨張弁による開度を調整する第２処理とを実行する制御部と、
   を備える移動体用冷却システム。
2. 請求項１に記載の移動体用冷却システムであって、
   前記圧力センサは、前記凝縮器の上流側に設けられた第１圧力センサと、前記凝縮器の下流側に設けられた第２圧力センサとを含み、前記第１処理では前記第１圧力センサの出力を用い、前記第２処理では前記第２圧力センサの出力を用いる、移動体用冷却システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の移動体用冷却システムであって、
   前記第２処理は、前記圧力センサに出力に基づいて、前記凝縮器における冷媒圧力に対する飽和温度を求め、その飽和温度と前記温度センサの出力に基づく前記凝縮器の下流側における冷媒の温度とを比較し、その比較結果に基づいて前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように前記膨張弁による開度を調整する処理である、移動体用冷却システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の移動体用冷却システムであって、
   前記蒸発器による冷却温度を検出する冷却温度検出センサをさらに備え、
   前記制御部は、前記冷却温度検出センサの出力と目標冷却温度とに基づいて、前記圧縮機を制御する第３処理を実行する、移動体用冷却システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の移動体用冷却システムであって、
   前記制御部は、前記環境温度取得用センサの出力に基づいて前記移動体の全温を求め、求められた全温を前記環境温度として前記第１処理を実行する、移動体用冷却システム。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の移動体用冷却システムであって、
   前記流量調整装置は、冷却用流体の流量を調整する流量調整弁及び冷却用流体を送るファンのうちの少なくとも一方を含む、移動体用冷却システム。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の移動体用冷却システムであって、
   前記制御部は、前記第１処理と前記第２処理とを実行する物理的に１つのコンピュータとして構成されている、移動体用冷却システム。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１つに記載の移動体用冷却システムであって、
   前記蒸発器の下流側における冷媒の圧力を検出する第３圧力センサと、
   前記蒸発器の下流側における冷媒の温度を検出する蒸発器下流側冷媒温度センサと、
   前記移動体内の流体が前記蒸発器に導かれる際の流量を調整する内冷却用流量調整装置と、
   を備え、
   前記制御部は、前記第３圧力センサの出力と前記蒸発器下流側冷媒温度センサの出力とに基づいて、前記蒸発器の下流側において冷媒がスーパーヒート状態となるように前記内冷却用流量調整装置によって前記移動体内の流体の流量を調整する、移動体用冷却システム。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１つの記載の移動体用冷却システムであって、
   前記移動体が、航空機、水中推進体又は鉄道車両である、移動体用冷却システム。
10. 請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の移動体用冷却システムと、
    前記移動体用冷却システムが組込まれた状態で移動可能な移動体と、
    を備える冷却システム付移動体。
11. 請求項１０に記載の冷却システム付移動体であって、
    前記移動体は、航空機、水中推進体又は鉄道車両である、冷却システム付移動体。
12. 移動体において、冷媒が圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を循環する冷却システムを制御する、冷却制御方法であって、
    前記凝縮器が曝される環境温度と、前記凝縮器における冷媒の圧力とに基づいて、前記凝縮器における冷媒の圧力が前記環境温度における冷媒の飽和圧力より大きくなるように前記凝縮器に導かれる冷却用流体の流量を調整する第１処理と、
    前記凝縮器における冷媒の圧力と前記凝縮器の下流側における冷媒の温度とに基づいて、前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように前記膨張弁による開度を調整する第２処理と、
    を実行する冷却制御方法。
13. 請求項１２に記載の冷却制御方法であって、
    前記第１処理は、前記凝縮器の上流側において検出された冷媒圧力に基づく処理であり、前記第２処理は、前記凝縮器の下流側において検出された冷媒圧力に基づく処理である、冷却制御方法。
14. 請求項１２又は請求項１３に記載の冷却制御方法であって、
    前記第２処理は、前記凝縮器における冷媒圧力に対する飽和温度を求め、その飽和温度と前記凝縮器の下流側における冷媒の温度とを比較し、その比較結果に基づいて前記凝縮器の下流側において冷媒がサブクール状態となるように前記膨張弁による開度を調整する処理である、冷却制御方法。
15. 請求項１２から請求項１４のいずれか１つに記載の冷却制御方法であって、
    前記蒸発器による冷却温度と目標冷却温度とに基づいて、前記圧縮機を制御する第３処理を実行する、冷却制御方法。
16. 請求項１２から請求項１５のいずれか１つに記載の冷却制御方法であって、
    前記移動体の全温を求め、求められた全温を前記環境温度として前記第１処理を実行する、冷却制御方法。
17. 請求項１２から請求項１６のいずれか１つの記載の冷却制御方法であって、
    前記移動体が、航空機、水中推進体又は鉄道車両である、冷却制御方法。

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