JP3941303B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝縮器、減圧装置、蒸発器及び容量可変型圧縮機からなる冷媒循環回路を備えた空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に車輌用空調装置の冷房回路は、凝縮器（コンデンサ）、減圧装置としての膨張弁、蒸発器（エバポレータ）及び圧縮機を備えている。圧縮機は蒸発器からの冷媒ガスを吸入して圧縮し、その圧縮ガスを凝縮器に向けて吐出する。蒸発器は冷房回路を流れる冷媒と車室内空気との熱交換を行う。熱負荷又は冷房負荷の大きさに応じて、蒸発器周辺を通過する空気の熱量が蒸発器内を流れる冷媒に伝達されるため、蒸発器の出口又は下流側での冷媒ガス圧力は冷房負荷の大きさを反映する。車載用の圧縮機として広く採用されている容量可変型斜板式圧縮機には、蒸発器の出口圧力Ｐｓ’を所定の目標値（設定圧という）に維持すべく動作する容量制御機構が組み込まれている。容量制御機構は、冷房負荷の大きさに見合った冷媒吐出量となるように蒸発器の出口圧力Ｐｓ’（又はそれと相関する吸入圧Ｐｓ）を制御指標として圧縮機の吐出容量つまり斜板角度をフィードバック制御する。かかる容量制御機構の典型例は、内部制御弁と呼ばれる容量制御弁である。内部制御弁ではベローズやダイヤフラム等の感圧部材で蒸発器の出口圧力Ｐｓ’又は吸入圧Ｐｓを感知し、感圧部材の変位動作を弁体の位置決めに利用して弁開度調節を行うことにより、斜板室（クランク室）の圧力（クランク圧Ｐｃ）を調節して斜板角度を決めている。
【０００３】
また、単一の設定圧しか持ち得ない単純な内部制御弁では細やかな空調制御要求に対応できないため、外部からの電気制御によって設定圧を変更可能な設定圧可変型制御弁も存在する。設定圧可変型制御弁は例えば、前述の内部制御弁に電磁ソレノイド等の電気的に付勢力調節可能なアクチュエータを付加し、内部制御弁の設定圧を決めている感圧部材に作用する機械的バネ力を外部制御によって増減変更することにより、設定圧の変更を実現するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
車載用圧縮機は一般に車輌エンジンから動力供給を受けて駆動される。圧縮機はエンジン動力（又はトルク）を最も消費する補機の一つであり、エンジンにとって大きな負荷であることは間違いない。それ故、車輌用空調装置は、車輌の加速時や登坂走行時などエンジン動力を車輌の前進駆動に極力振り向けたい非常時には、圧縮機の吐出容量を最小化することで圧縮機に由来するエンジン負荷を低減するような制御（一時的な負荷低減措置としてのカット制御）を行うようにプログラムされている。前述の設定圧可変弁付き容量可変型圧縮機を用いた空調装置では、制御弁の設定圧を通常の設定圧よりも高い値に変更することで現在のＰｓ’又はＰｓを新設定圧に比して低い値とすることにより、圧縮機の吐出容量を最小化する方向に誘導して実質的なカット制御を実現している。
【０００５】
ところが、設定圧可変弁付きの容量可変型圧縮機の動作を詳細に解析したところ、Ｐｓ’又はＰｓを指標としたフィードバック制御を介在させる限り、目論見通りのカット制御（つまりエンジン負荷低減）が常に実現するわけではないということが判明した。
【０００６】
図８のグラフは、Ｐｓ’又はＰｓと圧縮機の吐出容量Ｖｃとの相関関係を概念的に表したものである。このグラフから分かるように、Ｐｓ’又はＰｓと吐出容量Ｖｃとの相関曲線（特性線）は一種類ではなく、蒸発器での熱負荷（冷房負荷）の大きさに応じて複数の相関曲線が存在する。このため、ある圧力Ｐｓ１をフィードバック制御の目標値たる設定圧Ｐｓｅｔとして与えたとしても、熱負荷の状況によって制御弁の自律動作によって実現される実際の吐出容量には一定幅（図８ではΔＶｃ）のばらつきが生じてしまう。例えば、蒸発器の熱負荷が過大な場合には、設定圧Ｐｓｅｔを十分に高くしたつもりでも、実際の吐出容量Ｖｃはエンジンの負荷を低減するところまで落ちきらないという事態が生じ得る。つまりＰｓ’又はＰｓに依拠した制御では、単に設定圧Ｐｓｅｔを高い値に設定変更しても、蒸発器での熱負荷の変化が追従してこなければ、即座に吐出容量を落とせないというジレンマがある。
【０００７】
蒸発器での熱負荷を反映する蒸発器出口圧力Ｐｓ’又は吸入圧Ｐｓに基づいて容量可変型圧縮機の吐出容量を調節する制御手法は、車外の寒暖の変化にかかわらず人間の快適感を左右する室温の安定維持を図るという空調装置本来の目的を達成する上では極めて妥当な制御手法であった。しかし、上記カット制御にみられるように、空調装置本来の目的を一時的に放棄してでも、駆動源（エンジン）の事情を最優先して緊急避難的に迅速な吐出容量ダウンを実現するには、Ｐｓ’又はＰｓに依拠した制御では十分に対応できないというのが実状である。本件はかかる事情に鑑みてなされたものである。
【０００８】
本発明の目的は、室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させることに加えて、室温の安定維持のための制御の精度や応答性を更に向上させることができる空調装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（着想の原点）
本発明は以下の考察を契機として生まれた。蒸発器での熱負荷状況に影響されることなく必要時には外部制御によって圧縮機の吐出容量を迅速に変更可能とすること、特に室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させることを目的として、例えば次のような空調装置を提案できる。すなわち、冷媒循環回路に設定された二つの圧力監視点間の差圧を機械的に検出しその検出差圧に基づいて自律的に弁開度調節可能で且つ設定差圧を外部制御によって変更可能な制御弁を用いて容量可変型圧縮機の吐出容量をフィードバック制御すると共に、室内温度と相関性のある温度情報を得るための温度センサの検出温度と、所望温度を設定するための温度設定器の設定温度との比較結果に基づき、前記制御弁によるフィードバック制御の目標値となる設定差圧を制御装置が回帰的演算により決定し逐次設定変更するという空調装置である。
【００１０】
凝縮器、減圧装置（例えば膨張弁）、蒸発器及び容量可変型圧縮機からなる冷媒循環回路を備えた空調システムにおける冷房負荷又は熱負荷Ｑは一般に、次の数１式のように表される。数１式において、Ｇは蒸発器を通過する空気の風量（単位時間あたりの通過空気重量）を、Ｉinは蒸発器を通過する前の吸込み空気のエンタルピを、Ｉoutは蒸発器を通過した後の吹出し空気のエンタルピを、ΔＩは両エンタルピの差をそれぞれ表す。
【００１１】
【数１】

仮に空調装置の入力手段（例えばブロワ風量スイッチ）が操作され蒸発器を通過する空気の風量Ｇが急に増大したとすると、上式に従い冷房負荷Ｑも増大し、それを反映して蒸発器出口の温度及び圧力（Ｐｓ’）も大きくなる。すると、蒸発器の出口圧力の増大に呼応した膨張弁の開弁動作によって冷媒循環回路の冷媒流量が増大し、二つの圧力監視点間の差圧も増大の兆候を見せる。このとき前記二点間差圧に感応する制御弁は、外部から設定差圧を変更されない限り、その二点間差圧の増大を打ち消す方向、つまり圧縮機の吐出容量を小さくして冷媒循環回路の冷媒流量を少なくする方向にいち早く動作する。このとき本来ならば、蒸発器を通過後の吹出し空気の温度変化を温度センサが迅速に検知し、制御装置がその温度変化に対応した設定差圧の再演算及び再設定を制御弁の動作に遅れることなく迅速に遂行すべきなのであるが、実際には、設定差圧の再設定は、制御弁の動作に比して若干の遅れを生ずる可能性が高い。というのも、圧力変化の伝達及び検出は（パスカルの原理に準じて）瞬時に達成されるのに対し、温度センサによる温度変化の検出には、温度センサ自体が熱容量を持つことに由来する熱伝達の遅れによる遅延が避けられないからである。このため二点間差圧の変化に遅れて設定差圧の再設定が完了するまでの過渡期には、冷房負荷が増大傾向にあるにもかかわらず、二点間差圧に基づいて動作する制御弁が圧縮機の吐出容量を小さくする制御（即ち冷房負荷の増大を助長するような制御）を一時的に行ってしまうという、空調本来の目的に反した矛盾した事態に陥る可能性がある。もちろん、このような事態は設定差圧の再設定完了後には解消されるのであるが、過渡的又は一時的な事態といえども、空調制御の理想から外れることは否めない。かかる好ましからざる事態が生じる原因は、圧力変化に対する制御弁の反応時間と、制御装置が温度センサから温度情報を入手するのに要する時間との間に埋め難いギャップが存在するところにある。
【００１２】
本発明は、温度センサに依拠する限りそのような時間的遅れが避けられないことを考慮して、冷房負荷の変動を事前に又は変動と同時に報知可能な手段を採用し、圧力変化に対する制御弁の反応時間に勝るとも劣らぬ迅速さで冷房負荷の変動に関する情報を伝達可能として設定差圧の決定および制御弁への再設定を迅速化することを着想の原点とする。
【００１３】
（発明の概要）
請求項１の発明は、凝縮器、減圧装置、蒸発器及び容量可変型圧縮機からなる冷媒循環回路を備えた空調装置であって、前記圧縮機の冷媒吐出容量を推し量る指標として前記冷媒循環回路に設定された二つの圧力監視点間の差圧を検出する差圧検出手段と、冷房負荷の変動を事前に又は変動と同時に報知可能な冷房負荷変動報知手段を含んでなる前記差圧以外の外部情報を検知する外部情報検知手段と、前記外部情報検知手段を構成する冷房負荷変動報知手段から提供される冷房負荷の変動に関する情報に基づいて制御目標値たる設定差圧を決定する設定差圧決定手段と、前記設定差圧決定手段により決定された設定差圧に、前記差圧検出手段によって検出された前記二点間差圧が近づくように前記圧縮機の吐出容量をフィードバック制御する吐出容量制御手段とを備えており、前記吐出容量制御手段は、前記冷房負荷の変動開始時から所定期間は予め設定された吐出容量を増減し、所定期間後は前記設定差圧に近づくように前記圧縮機の吐出容量を制御することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、冷房負荷が変化してから所定期間は、予め設定された吐出容量が増減される。このため、吐出容量制御手段が、差圧検出手段により検出された二点間差圧が設定差圧決定手段により決定された設定差圧に近づくように圧縮機の吐出容量をフィードバック制御する際に、設定差圧の決定（又は再演算）が冷房負荷の変動や二点間差圧の変化に追従できずに遅延するということが回避される。そして、所定期間後は設定差圧決定手段により決定された設定差圧に近づくように吐出容量が制御される。従って、上記「着想の原点」で述べたような好ましからざる事態が未然に防止される。故にこの空調装置によれば、室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させることができるのみならず、室温の安定維持のための制御の精度や応答性を向上させることができる。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の空調装置において、前記外部情報検知手段は前記冷房負荷変動報知手段の他に、室内温度と相関性のある温度情報を得るための温度センサと、所望温度を設定するための温度設定器とを備えており、前記設定差圧決定手段は、前記冷房負荷の変動に関する情報に基づき決定された設定差圧を、前記温度センサの検出温度と前記温度設定器の設定温度との比較結果に基づいて修正することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、冷房負荷変動報知手段から提供される冷房負荷の変動に関する情報に基づき決定された設定差圧は、温度センサの検出温度と温度設定器の設定温度との比較結果に基づいて修正される。室内温度と相関性のある温度情報に基づいて設定差圧を修正することの意義は、室内温度を人が欲する温度（所望温度）に安定維持するという空調制御の最終目的を達するべく該空調装置の制御パラメータの一つである設定差圧を逐次調節して常に最適化しておくという点にある。室内温度と相関性のある温度としては、例えば蒸発器を通過した後の吹出し空気の温度があげられる。この吹出し空気の温度は、前記吹出し空気のエンタルピＩoutと深い関わりを持つ物理量であるから、温度センサで吹出し空気の温度を把握することは前記エンタルピ差ΔＩを把握することにもつながる。但し、前述のように温度センサによる温度検出は、冷房負荷の変動や蒸発器の出口圧力Ｐｓ’の変化から若干の遅れを伴う。このため、温度センサは、少なくとも単独では冷房負荷変動報知手段の構成要素とはなり得ない。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の空調装置において、前記容量可変型圧縮機は、カムプレートを収容するクランク室の内圧を制御することで吐出容量を変更可能な圧縮機であり、前記吐出容量制御手段は、前記クランク室の内圧を調節するための制御弁であって、前記二つの圧力監視点間の差圧を検出する前記差圧検出手段を内蔵しその検出差圧を自律的な弁開度調節動作のための機械的入力として利用すると共にその自律的な弁開度調節動作の目標となる設定差圧を外部からの制御によって変更可能な制御弁と、前記制御弁の設定差圧を前記設定差圧決定手段によって決定された設定差圧に変更指令する制御装置とから構成されることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、制御装置は設定差圧の変更を制御弁に指令する。制御弁は前記二点間差圧が指令された設定差圧どおりの差圧を実現するようにクランク室の内圧を誘導して圧縮機の吐出容量を設定差圧に整合させる。この意味で当該制御弁は、制御装置から設定差圧の変更指令がない限り、設定差圧に対応する冷媒流量を実現・維持するための定流量弁として機能する。尚、この制御弁では、二点間差圧を自律的な弁開度調節動作のための機械的入力として利用するため、制御弁の構造を簡素化でき、又、制御装置の内部演算処理の負担を軽くできる。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空調装置において、前記冷房負荷変動報知手段は、蒸発器の近傍を通過する空気の風量の変化、及び／又は、蒸発器を通過する前の吸込み空気のエンタルピと蒸発器を通過した後の吹出し空気のエンタルピとの差の変化を前記設定差圧決定手段に報知することを特徴とする。これは、冷房負荷変動報知手段が設定差圧決定手段に報知する情報の内容を明確化したものである。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空調装置において、前記冷房負荷変動報知手段は、前記設定差圧決定手段と電気的に接続された、蒸発器の近傍を通過する空気の流通状態を内気循環モードと外気導入モードとの間で切り替えるためのモード切替え器を含んでなることを特徴とする。
【００２１】
一般に、蒸発器の近傍を通過する空気を内気循環モードと外気導入モードとの間で切り替えるだけで前記数１式における冷房負荷Ｑが大きく変化する。なぜなら、内気循環時と外気導入時とでは単にそれだけの違いで通過空気の風量Ｇが異なるし、又、内気を吸込む場合と外気を吸込む場合とでは明らかに吸込み空気のエンタルピＩinが異なるからである。それ故、内外気モードを切り替えるということは冷房負荷Ｑを意図的に変化させることに他ならない。本構成によれば、モード切替え器は設定差圧決定手段と電気的に接続されており、モード切替え操作がなされるや直ちにそのことが設定差圧決定手段に電気的情報として伝達される。この電気的情報の伝達は、蒸発器における風量Ｇの変化やエンタルピ差ΔＩの変化に先んじることはあっても決して遅れることはない。従って、設定差圧決定手段はモード切替え器からのモード切替え情報に基づいて迅速に設定差圧を決定でき、冷房負荷変動と設定差圧の再設定との足並みを揃えて理想的な空調制御を実現できる。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空調装置において、前記冷房負荷変動報知手段は、前記設定差圧決定手段と電気的に接続された、蒸発器の近傍を通過する空気の量を切り替えるための風量スイッチを含んでなることを特徴とする。
【００２３】
一般に、蒸発器の近傍を通過する空気の量Ｇを切り替えるだけで前記数１式における冷房負荷Ｑが大きく変化する。つまり風量Ｇを切り替えるということは、冷房負荷Ｑを意図的に変化させることに他ならない。本構成によれば、風量スイッチは設定差圧決定手段と電気的に接続されており、風量切替え操作がなされるや直ちにそのことが設定差圧決定手段に電気的情報として伝達される。この電気的情報の伝達は、蒸発器における風量Ｇの変化に先んじることはあっても決して遅れることはない。従って、設定差圧決定手段は風量スイッチからの風量切替え情報に基づいて迅速に設定差圧を決定でき、冷房負荷変動と設定差圧の再設定との足並みを揃えて理想的な空調制御を実現できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を車輌用空調装置に具体化した一実施形態を説明する。
図１に示すように車輌用空調装置の冷媒循環回路（冷房回路）は、容量可変型斜板式圧縮機ＣＭと外部冷媒回路３０とから構成されている。外部冷媒回路３０は例えば、凝縮器（コンデンサ）３１、減圧装置としての膨張弁３２、蒸発器（エバポレータ）３３、蒸発器３３の出口と圧縮機の吸入室２１とをつなぐ冷媒ガスの流通管３５、及び、圧縮機の吐出室２２と凝縮器３１の入口とをつなぐ冷媒の流通管３６を備えている。圧縮機ＣＭは、流通管３５を介し蒸発器３３から吸入室２１に導かれた冷媒ガスを吸入及び圧縮し、その圧縮ガスを吐出室２２に吐出する。吐出室２２の高圧ガスは、流通管３６を介して凝縮器３１に送られる。膨張弁３２は、蒸発器３３の出口付近に設けられた感温筒３４が検知する冷媒の温度および圧力に基づいて自己の弁開度を自律的にフィードバック制御し、冷房負荷に見合った冷媒を凝縮器３１から蒸発器３３に供給して外部冷媒回路３０における冷媒流量を直接調節する。
【００２５】
（圧縮機の概要）：図２に示すように容量可変型斜板式圧縮機は、シリンダブロック１と、その前端に接合されたフロントハウジング２と、シリンダブロック１の後端に弁形成体３を介して接合されたリヤハウジング４とを備え、これら１〜４は相互に接合固定されて該圧縮機のハウジングを構成する。ハウジング内に区画されたクランク室５内には駆動軸６が回転可能に支持されている。駆動軸６上にはラグプレート１１が一体回転可能に固定されている。一体化された駆動軸６及びラグプレート１１は、バネ７で前方付勢されてスラスト方向に位置決めされている。駆動軸６の前端部は、動力伝達機構ＰＴを介して外部駆動源としての車輌エンジンＥに作動連結されている。本件では、動力伝達機構ＰＴとして、常時伝達型のクラッチレス機構（例えばベルト／プーリの組合せ）が採用されているものとする。
【００２６】
クランク室５内にはカムプレートとしての斜板１２が収容されている。斜板１２は、ヒンジ機構１３を介してラグプレート１１及び駆動軸６に作動連結されている。ヒンジ機構１３は、ラグプレート１１のリヤ面から突設された二つの支持アーム１４（一つのみ図示）と、斜板１２のフロント面から突設された二本のガイドピン１５（一本のみ図示）とから構成されている。支持アーム１４とガイドピン１５との連係および斜板１２の中央挿通孔内での駆動軸６との接触により、斜板１２はラグプレート１１及び駆動軸６と同期回転可能であると共に駆動軸６の軸方向へのスライド移動を伴いながら駆動軸６に対し傾動可能となっている。ラグプレート１１と斜板１２との間において駆動軸６の周囲には傾角減少バネ１６が設けられている。このバネ１６は斜板１２をシリンダブロック１に接近する方向（傾角減少方向）に付勢する。又、駆動軸６に固着された規制リング１８と斜板１２との間において駆動軸６の周囲には復帰バネ１７が設けられている。この復帰バネ１７は、斜板１２が大傾角状態（二点鎖線で示す）にあるときにはいかなる付勢作用も及ぼさないが、斜板１２が小傾角状態（実線で示す）に移行すると、前記規制リング１８と斜板１２との間で圧縮されて斜板１２をシリンダブロック１から離間する方向（傾角増大方向）に付勢する。
【００２７】
シリンダブロック１には、複数のシリンダボア１ａ（一つのみ図示）が形成され、各シリンダボア１ａには片頭型のピストン２０が往復動可能に収容されている。各ピストン２０の前端部は一対のシュー１９を介して斜板１２の外周部に係留され、これらのシュー１９を介して各ピストン２０は斜板１２に作動連結されている。このため、斜板１２が駆動軸６と同期回転することで、斜板１２の回転運動がその傾角θに対応するストロークでのピストン２０の往復直線運動に変換される。更に弁形成体３とリヤハウジング４との間には、中心域に位置する吸入室２１と、それを取り囲む吐出室２２とが区画形成されている。弁形成体３には各シリンダボア１ａに対応して、吸入ポート２３及び同ポート２３を開閉する吸入弁２４、並びに、吐出ポート２５及び同ポート２５を開閉する吐出弁２６が形成されている。そして、蒸発器３３の出口から吸入室２１（吸入圧Ｐｓの領域）に導かれた冷媒ガスは、各ピストン２０の往動により吸入ポート２３及び吸入弁２４を介してシリンダボア１ａに吸入される。シリンダボア１ａに吸入された冷媒ガスは、ピストン２０の復動により所定の圧力にまで圧縮され、吐出ポート２５及び吐出弁２６を介して吐出室２２（吐出圧Ｐｄの領域）に吐出される。
【００２８】
この圧縮機では、エンジンＥからの動力供給により駆動軸６が回転されると、それに伴い所定傾角θに傾いた斜板１２が回転する。その傾角θは、駆動軸６に直交する仮想平面と斜板１２とがなす角度として把握される。斜板の回転に伴って各ピストン２０が傾角θに対応したストロークで往復動され、前述のように各シリンダボア１ａでは、冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出が順次繰り返される。
【００２９】
斜板１２の傾角θは、斜板回転時の遠心力に起因する回転運動のモーメント、傾角減少バネ１６（及び復帰バネ１７）の付勢作用に起因するバネ力によるモーメント、ピストン２０の往復慣性力によるモーメント、ガス圧によるモーメント等の各種モーメントの相互バランスに基づいて決定される。ガス圧によるモーメントとは、シリンダボア内圧と、ピストン背圧にあたるクランク室５の内圧（クランク圧Ｐｃ）との相互関係に基づいて発生するモーメントであり、クランク圧Ｐｃに応じて傾角減少方向にも傾角増大方向にも作用する。この圧縮機では、後述する制御弁ＣＶを用いてクランク圧Ｐｃを調節し前記ガス圧によるモーメントを適宜変更することにより、斜板の傾角θを最小傾角θｍｉｎと最大傾角θｍａｘとの間の任意の角度に設定可能としている。なお、最大傾角θｍａｘは、斜板のカウンタウェイト部１２ａがラグプレートの規制部１１ａに当接することで規制される。他方、最小傾角θｍｉｎは、前記ガス圧によるモーメントが傾角減少方向にほぼ最大化した状態のもとでの傾角減少バネ１６と復帰バネ１７との付勢力バランスを支配的要因として決定される。
【００３０】
斜板１２の傾角制御に関与するクランク圧Ｐｃを制御するためのクランク圧制御機構は、圧縮機ハウジング内に設けられた抽気通路２７及び給気通路２８並びに制御弁ＣＶによって構成される。抽気通路２７は吸入室２１とクランク室５とを接続する。給気通路２８は吐出室２２とクランク室５とを接続し、その途中には制御弁ＣＶが設けられている。制御弁ＣＶの弁開度を調節することで給気通路２８を介したクランク室５への高圧ガスの導入量と、抽気通路２７を介したクランク室５からのガス導出量とのバランスが調節され、クランク圧Ｐｃが決定される。クランク圧Ｐｃの変更に応じて、ピストン２０を介してのクランク圧Ｐｃとシリンダボア１ａの内圧との差が変更され、斜板の傾角θが変更される結果、ピストンのストロークすなわち吐出容量が調節される。
【００３１】
（冷媒流量及び圧縮機吐出容量を制御する制御弁）
一般的傾向として圧縮機の吐出容量が大きく冷媒循環回路を流れる冷媒の流量が大きいほど、回路又は配管の単位長さ当りの圧力損失も大きくなる。つまり、冷媒循環回路に沿って設定された二つの圧力監視点Ｐ１，Ｐ２間の圧力損失（差圧）は該回路における冷媒流量と正の相関を示す。故に二つの圧力監視点Ｐ１，Ｐ２間の差圧ΔＰ（ｔ）を把握することは、圧縮機の吐出容量を間接的に検出することになり、該差圧は圧縮機の吐出容量を推し量る指標となり得る。本実施形態では図１に示すように、流通管３５の最下流域にあたる吸入室２１内に下流側の圧力監視点Ｐ２を定めると共に、そこから所定距離だけ離れた流通管３５の途中に上流側の圧力監視点Ｐ１を定めている。圧力監視点Ｐ１でのガス圧ＰｓＨを第１の検圧通路３７を介して、又、圧力監視点Ｐ２でのガス圧ＰｓＬ（即ち吸入圧Ｐｓ）を第２の検圧通路３８を介してそれぞれ制御弁ＣＶに導いている。制御弁ＣＶは、その差圧ΔＰ（ｔ）＝（ＰｓＨ−ＰｓＬ）を機械的に検知し、その検知差圧を自己の弁開度調節に直接利用して圧縮機吐出容量のフィードバック制御を行う。
【００３２】
図３に示すように制御弁ＣＶは、その上半部を占める入れ側弁部と、下半部を占める電磁アクチュエータ部６０とを備えている。入れ側弁部は、吐出室２２とクランク室５とを繋ぐ給気通路２８の開度（絞り量）を任意調整する。電磁アクチュエータ部６０は、制御弁内に配設された作動ロッド４０を外部からの通電制御に基づき変位制御するものであり、設定差圧変更アクチュエータとして機能する。作動ロッド４０は、先端側の小径部４１、ほぼ中央の弁体部４２及び基端側の大径部４３からなる棒状部材である。制御弁ＣＶのバルブハウジング４５は、入れ側弁部の主な外郭を構成する上半部本体４５ａと、電磁アクチュエータ部の主な外郭を構成する下半部本体４５ｂとから構成されている。
【００３３】
バルブハウジングの上半部本体４５ａには、弁室４６及び連通路４７並びに感圧室４８が区画形成されている。弁室４６、連通路４７及び感圧室４８内には、作動ロッド４０が軸方向（図では垂直方向）に移動可能に配設されている。弁室４６及び連通路４７は作動ロッド４０の配置次第で連通可能となっているが、連通路４７と感圧室４８とは、バルブハウジングの一部である隔壁によって完全に圧力的に隔絶されている。弁室４６の底壁は後記固定鉄心６２の上端面によって提供される。弁室４６を取り囲むバルブハウジングの周壁には半径方向に延びるＰｄポート４９が設けられ、このＰｄポート４９は給気通路２８の上流部を介して弁室４６を吐出室２２に連通させる。連通路４７を取り囲むバルブハウジングの周壁にも半径方向に延びるＰｃポート５０が設けられ、このＰｃポート５０は給気通路２８の下流部を介して連通路４７をクランク室５に連通させる。従って、Ｐｄポート４９、弁室４６、連通路４７及びＰｃポート５０は、制御弁ＣＶの入れ側弁部において吐出室２２とクランク室５とを連通させる給気通路２８の一部を構成する。
【００３４】
弁室４６内には作動ロッド４０の弁体部４２が配置される。連通路４７の内径はロッド小径部４１の径よりも大きく且つロッド大径部４３の径よりも小さい。このため、弁室４６と連通路４７との境界に位置する段差は弁座５１として機能し、連通路４７は一種の弁孔として位置付けられる。作動ロッド４０が図３の位置（最下動位置）から、弁体部４２が弁座５１に着座する最上動位置へ上動されると、連通路４７が遮断される。つまり作動ロッドの弁体部４２は、給気通路２８の開度を任意調節可能な入れ側弁体として機能する。
【００３５】
作動ロッドの小径部４１の先端は感圧室４８内に進入しており、その先端部には区画部材としての可動壁５２が固着されている。この可動壁５２は感圧室４８を軸方向に二分してＰ１圧力室５３とＰ２圧力室５４とに区画する。可動壁５２は感圧室４８内で軸方向に移動可能であるが、Ｐ１圧力室５３とＰ２圧力室５４との直接連通を許容しない圧力隔壁として機能する。Ｐ１圧力室５３は、バルブハウジングに形成されたポート及び第１検圧通路３７を介して流通管３５の途中の前記Ｐ１点と常時連通する。他方、Ｐ２圧力室５４は、バルブハウジングに形成されたポート及び第２検圧通路３８を介して吸入室２１（前記Ｐ２点）と常時連通する。即ちＰ１圧力室５３には圧力監視点Ｐ１の圧力が圧力ＰｓＨとして導かれ、Ｐ２圧力室５４には吸入室２１の内圧Ｐｓが圧力ＰｓＬとして導かれる。可動壁５２の上面及び下面はそれぞれ圧力ＰｓＨ及びＰｓＬ（＝Ｐｓ）にされされる受圧面となる。これら受圧面はほぼ等しい受圧面積Ｓを持つため、可動壁５２は作動ロッド４０を押し下げる方向に差圧に基づく押圧力Ｆ１＝（ＰｓＨ−ＰｓＬ）×Ｓを付与する。なお、感圧室４８、可動壁５２、Ｐ１圧力室５３及びＰ２圧力室５４は、制御弁に組み込まれた機械的な差圧検出手段を構成する。
【００３６】
制御弁の電磁アクチュエータ部６０は有底円筒状の収容筒６１を備えている。収容筒６１の上部には固定鉄心６２が嵌合され、この嵌合により収容筒６１内にはソレノイド室６３が区画されている。ソレノイド室６３には、プランジャとしての可動鉄心６４が軸方向に移動可能に収容されている。固定鉄心６２の中心には、作動ロッド４０の大径部４３が軸方向に移動可能に配置されている。大径部４３の下端は、ソレノイド室６３内にあって可動鉄心６４の中心に貫設された孔に嵌合されると共にかしめにより嵌着固定されている。従って、可動鉄心６４と作動ロッド４０とは一体となって上下動する。なお、固定鉄心６２と作動ロッドの大径部４３との間には微少な隙間又はスリット６２ａが設けられ、この隙間又はスリット６２ａを介して弁室４６とソレノイド室６３とが連通している。従って、ソレノイド室６３には吐出圧Ｐｄが導かれている。
【００３７】
ソレノイド室６３において固定鉄心６２と可動鉄心６４との間には、戻しバネ６５が配設されている。戻しバネ６５は、可動鉄心６４及び作動ロッド４０を下方に付勢する。このため、戻しバネ６５は、可動鉄心６４及び作動ロッド４０を最下動位置（非通電時における初期位置）に戻すための初期化手段として機能する。固定鉄心６２及び可動鉄心６４の周囲にはこれら鉄心を跨ぐ範囲にコイル６６が巻回されている。コイル６６への通電制御は、アナログ的な電流値制御又は通電時のデューティ比Ｄｔを適宜変化させるデューティ制御のいずれでもよい。本実施形態ではデューティ制御を採用する。制御装置７０からの指令に基づき駆動回路７１は所定デューティ比Ｄｔの駆動信号をコイル６６に供給する。コイル６６は、そのデューティ比Ｄｔに応じた大きさの電磁力Ｆ２を発生し、その電磁力によって可動鉄心６４が固定鉄心６２に向かって吸引され作動ロッド４０が上動する。制御弁ＣＶの構造上、デューティ比Ｄｔを小さくすると弁開度が大きくなり、デューティ比Ｄｔを大きくすると弁開度が小さくなる。
【００３８】
制御弁での作動ロッド４０の配置（つまりは弁開度）は、個々の状況の下およそ次のようにして決まる。まずコイル６６への通電がない場合（Ｄｔ＝０％）には、戻しバネ６５の作用が支配的となり作動ロッド４０は図３に示す最下動位置に配置される。このとき作動ロッドの弁体部４２が弁座５１から最も離れ、入れ側弁部は全開状態となる。他方、コイル６６に対しデューティ比可変範囲の最小デューティの通電があれば、上向きの電磁付勢力Ｆ２が戻しバネ６５の下向き付勢力ｆ２を凌駕する。そして、電磁アクチュエータ部６０により生み出された上向き付勢力（Ｆ２−ｆ２）が前記差圧に基づく下向き押圧力Ｆ１と対抗する。故にコイル６６の通電時には、上向き付勢力（Ｆ２−ｆ２）と下向き押圧力Ｆ１とが均衡するように作動ロッドの弁体部４２が弁座５１に対し位置決めされ、制御弁ＣＶの開度が決定される。この弁開度に応じて、給気通路２８を介してのクランク室５へのガス供給量が決まり、前記抽気通路２７を介してのクランク室５からのガス放出量との関係でクランク圧Ｐｃが調節される。つまり制御弁ＣＶの開度を調節するということはクランク圧Ｐｃを調節することにほかならない。
【００３９】
制御弁ＣＶの開度は、前記差圧に基づく押圧力Ｆ１と、電磁付勢力Ｆ２が支配的要因となる電磁アクチュエータ部６０の上向き付勢力（Ｆ２−ｆ２）とのバランスに基づくことから、電磁付勢力Ｆ２は、そのバランスさせるべき前記差圧に基づく押圧力Ｆ１の目標値を電気的に調節するための可変付勢力に相当する。前記押圧力Ｆ１はＰｓＨとＰｓＬとの差圧ΔＰ（ｔ）を反映したものであるから、コイル６６への通電制御によって調節される電磁付勢力Ｆ２は、所望の目標差圧すなわち設定差圧ＴＰＤを規定するバネ力として理解できる。この意味で該制御弁の電磁アクチュエータ部６０、駆動回路７１及び制御装置７０は、制御弁ＣＶの自律的な開度調節の目標又は基準となる差圧目標値（設定差圧）を外部的に変化させるための設定差圧変更手段として位置づけられる。尚、電磁付勢力Ｆ２が変化しない限り、制御弁ＣＶはそのときの電磁付勢力Ｆ２に応じた設定差圧ＴＰＤを実現するための定流量弁として機能するに過ぎないが、外部制御によって電磁付勢力Ｆ２を変化させ設定差圧ＴＰＤを適宜変更できるため、圧縮機の吐出容量を制御する容量制御弁としての実質を備える。
【００４０】
（電子制御体系及び電子制御の概要）
図４に示すように車輌用空調装置は、当該空調装置の制御全般を司る制御装置７０を備えている。制御装置７０は少なくともＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏを備えたコンピュータ類似の制御ユニットである。前記ＲＯＭには、後述する各種の制御プログラム（図５及び図６のフローチャート参照）や初期データが記憶されている。ＲＡＭは作業用の記憶領域を提供する。Ｉ／Ｏは、複数の入出力端子を備えた制御装置７０の入出力インターフェイス回路である。Ｉ／Ｏの出力端子には駆動回路７１が接続されている。駆動回路７１は制御装置７０からの指令に基づき、制御弁のコイル６６に対してデューティ制御された駆動信号を出力する。
【００４１】
図４に示すように制御装置７０のＩ／Ｏの入力端子には少なくとも、空調操作パネル８０、温度センサ７２及びエンジンＥＣＵ７３が接続されている。
空調操作パネル８０は、Ａ／Ｃスイッチ８１及び温度設定器８２、並びに、冷房負荷変動報知手段としての内外気切替えレバー８３及び風量スイッチ８４を備えている。Ａ／Ｃスイッチ８１は車輌の乗員によって操作される空調装置のＯＮ／ＯＦＦ切替えスイッチであり、制御装置７０に対し空調装置のＯＮ／ＯＦＦ設定状況に関する情報を提供する。温度設定器８２は車輌の乗員によって操作される所望温度の設定器であり、制御装置７０に対し設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）に関する情報を提供する。
【００４２】
内外気切替えレバー８３は、蒸発器３３の近傍を通過して車室内を流れる空気を内気循環モードとするか外気導入モードとするかを選択するためのモード切替え器である。内外気切替えレバー８３の操作に応じて内外気切替えドアを駆動するサーボモータ８５（図１参照）の動作が制御されると共に、内気モード又は外気モードの選択に関する情報が制御装置７０に提供される。風量スイッチ８４は蒸発器３３の近傍を通過して車室内を流れる空気の風量を選択するためのスイッチであり、「ＯＦＦ」、「Ｌｏ」、「Ｍ」及び「Ｈｉ」の四段階からの選択を可能とする。この四つの風量段階はブロワモータ８６（図１参照）の回転速度と対応しており、「ＯＦＦ」ではブロワモータ８６が停止し、「Ｌｏ」→「Ｍ」→「Ｈｉ」と段階を上げるに従いブロワモータ８６の回転速度が上がる。したがって、「Ｌｏ」、「Ｍ」及び「Ｈｉ」はそれぞれ弱風、中風および強風に対応する。風量スイッチ８４の操作に応じてブロワモータ８６の動作が制御されると共に、ブロワ風量に関する情報が制御装置７０に提供される。
【００４３】
温度センサ７２は、蒸発器３３の空気吹出し側の近傍に設けられており、蒸発器３３を通過することで冷却された吹出し空気の温度Ｔｅ（ｔ）を検出し且つその検出温度Ｔｅ（ｔ）を蒸発器吹出し温度又は室温の情報として制御装置７０に提供する。尚、吹出し空気の温度と室温とは普通一致しないが、両者は深い相関性を持つため、吹出し空気の温度は室内温度と相関性のある温度情報である。
【００４４】
エンジンＥＣＵ７３は車輌エンジンＥ等の電子制御ユニットであり、少なくとも車速センサ７４、エンジン回転数センサ７５及びアクセル開度センサ７６と接続されている。アクセル開度センサ７６は、エンジンの吸気管路に設けられたスロットル弁の角度又は開度を検知するセンサである。このスロットル弁角度又は開度は車輌の操縦者によるアクセルペダルの踏込量を反映している。つまりエンジンＥＣＵ７３を介して制御装置７０には、車輌の運転状況に関する情報、すなわち車速Ｖ、エンジン回転数ＮＥ、アクセルペダルの踏込量つまりアクセル開度Ａｃ（ｔ）に関する情報が提供される。尚、各種センサ類７２，７４，７５及び７６並びに空調操作パネル８０の各種スイッチ類８１，８２，８３及び８４は、制御装置７０に対して各種外部情報をもたらす外部情報検知手段を構成する。
【００４５】
制御装置７０は、外部情報検知手段から提供される各種外部情報に基づいて現在の状況を判断すると共に、駆動回路７１が制御弁のコイル６６に出力する駆動信号の適切なデューティ比Ｄｔを演算し、その演算されたデューティ比Ｄｔでの駆動信号出力を駆動回路７１に指令する。これにより制御弁ＣＶの設定差圧ＴＰＤを最適化し、制御弁ＣＶの自律的な弁開度調節作用とも相俟ってクランク圧Ｐｃの迅速な変更、しいてはピストンストローク（これは吐出容量でもあり負荷トルクの大きさを反映する）の迅速な変更を実現する。つまり、制御装置７０は設定差圧決定手段として機能すると共に、制御装置７０、駆動回路７１及び制御弁ＣＶは協働して吐出容量制御手段を構成する。
【００４６】
次に、図５及び図６のフローチャートを参照して制御装置７０による制御弁へのデューティ制御の概要を説明する。
図５のチャートは、空調制御プログラムの幹となるメインルーチンを示す。車輌のイグニションスイッチ（又はスタートスイッチ）がＯＮされると、制御装置７０は電力を供給され演算処理を開始する。制御装置７０は、図５のステップＳ５１（以下単に「Ｓ５１」という、他のステップも以下同様）において初導プログラムに従い各種の初期設定を行う。例えば、駆動信号のデューティ比Ｄｔに初期値又は暫定値を与える。その後、処理はＳ５２以下に示された状態監視及びデューティ比の内部演算処理へと進む。
【００４７】
Ｓ５２では、Ａ／Ｃスイッチ８１がＯＮされるまで該スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状況が監視される。Ａ／Ｃスイッチ８１がＯＮされると、処理は非常時判定ルーチン（Ｓ５３）へ進む。Ｓ５３では、車輌が非定常的な状態即ち非常時運転モードにあるか否かを外部情報に基づいて判断する。ここで言う「非常時運転モード」とは、例えば登坂走行のようなエンジンＥが高負荷状態にある場合とか、追い越し加速のような車輌の加速時（少なくとも操縦者が急加速を欲している場合）を指す。例示したいずれの場合もアクセル開度センサ７６から提供されるアクセル開度を所定の判定値と比較することで、そのような高負荷状態又は車輌加速状態にあることを合理的に推定することができる。
【００４８】
Ｓ５３判定がＹＥＳ、つまり非常時運転モードにあるときには、制御装置７０は非常時対応制御（Ｓ５４）を行う。この非常時対応制御は例えば、エンジンの高負荷状態や車輌加速状態を最初に検知した時点から所定期間Δｔだけ、前記駆動信号のデューティ比Ｄｔをゼロ又はその可変幅内の最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）に強制的に設定変更するというものである。デューティ比Ｄｔが極小化されている期間Δｔは前記二点間差圧ΔＰ（ｔ）にかかわらず制御弁ＣＶが最大開度となり、クランク圧Ｐｃが即座に高まって傾角θが迅速に最小化され、圧縮機の吐出容量が最小となる。これにより、エンジンＥの負荷が軽減されエンジン出力を車輌の前進駆動に極力振り向けることが可能となる。尚、前記期間Δｔでは空調装置の冷房能力は犠牲にされるが、この期間Δｔは一時的な短期間であり、一時的な冷房能力の犠牲が乗員の快適性維持に重大な支障をもたらすことはない。
【００４９】
非常時判定ルーチンでの監視項目のいずれにも該当しない場合には、Ｓ５３判定がＮＯとなる。その場合には、車輌が定常的な状態つまり通常運転モードにあるとみなされる。ここで言う「通常運転モード」とは、プログラム的には非常時判定ルーチンの監視項目に該当しない排他的な条件充足状態を意味し、つまるところ、車輌が平均的な運転状況で使用されていると合理的に推定できる状態を指す。Ｓ５３判定がＮＯの場合には、処理は通常制御ルーチンＲＦ６へ移行する。多くの場合、図５のメインルーチンでの処理は通常制御ルーチンＲＦ６での処理を経てＳ５２に復帰する。
【００５０】
図６の通常制御ルーチンＲＦ６は、通常運転モードでの空調能力即ち圧縮機の吐出容量のフィードバック制御に関する手順を示す。差圧ΔＰ（ｔ）を検知する可動壁５２を備えた制御弁ＣＶでは、該差圧の変化に対応した弁開度制御は機械的又は内部自律的に完了するため、ルーチンＲＦ６での処理は専ら、蒸発器３３での熱負荷状況にあわせて制御弁の設定差圧ＴＰＤをリアルタイムで修正すること、つまりデューティ比Ｄｔを回帰的に補正演算することにある。
【００５１】
まず制御装置７０はＳ６１において、内外気切替えレバー８３により内気循環モードと外気導入モードとの間でモードの切替えが行なわれたか否か、つまり前回判定時のモードと今回判定時のモードとが異なっているか否かを判定する。Ｓ６１判定がＹＥＳの場合、制御装置７０はＳ６２において、デューティ比Ｄｔを変更補正する。即ち、前回判定時の内気循環モードから外気導入モードに切り替えられている場合には、デューティ比Ｄｔを所定量αだけ増大させる。他方、前回判定時の外気導入モードから内気循環モードに切り替えられている場合には、デューティ比Ｄｔを所定量αだけ減少させる。というのも、内気循環時に比べて外気導入時の方が相対的に暑い空気が車室内に進入しがちであるため、外気導入時の方が冷房負荷Ｑが大きい。このため、外気導入時にはデューティ比Ｄｔを意図的に高めてクランク圧Ｐｃを低め誘導し圧縮機の吐出容量の増大を図る。逆に内気循環時にはデューティ比Ｄｔを意図的に低めてクランク圧Ｐｃを高め誘導し圧縮機の吐出容量の減少を図る。尚、前記所定量αは例えば、後述のＳ６７及びＳ６８で言及する単位量ΔＤの１０倍〜１００倍の大きさに設定される。
【００５２】
次に制御装置７０はＳ６３において、風量スイッチ８４により風量の切替えが行なわれたか否か、つまり前回判定時の風量と今回判定時の風量とが異なっているか否かを判定する。Ｓ６３判定がＹＥＳの場合、制御装置７０はＳ６４において風量切替えに応じてデューティ比Ｄｔを変更補正する。Ｓ６４では、前回風量に比して今回風量が増大（ｕｐ）した場合と減少（ｄｏｗｎ）した場合とで場合分けし、更に風量スイッチの切替え量が何段階であったかによっても、デューティ比Ｄｔの補正量が変えられている。即ちＳ６４内の一覧表に示すように、風量が１段階増の場合（例えば「ＯＦＦ」→「Ｌｏ」）にはデューティ比Ｄｔが所定量βだけ増大され、風量が２段階増の場合（例えば「ＯＦＦ」→「Ｍ」）にはデューティ比Ｄｔが所定量２βだけ増大され、風量が３段階増の場合（「ＯＦＦ」→「Ｈｉ」）にはデューティ比Ｄｔが所定量３βだけ増大される。他方、風量が１段階減の場合（例えば「Ｌｏ」→「ＯＦＦ」）にはデューティ比Ｄｔが所定量βだけ減少され、風量が２段階減の場合（例えば「Ｍ」→「ＯＦＦ」）にはデューティ比Ｄｔが所定量２βだけ減少され、風量が３段階減の場合（「Ｈｉ」→「ＯＦＦ」）にはデューティ比Ｄｔが所定量３βだけ減少される。これは、蒸発器３３の通過風量Ｇの多少に応じて冷房負荷Ｑが変化することに対応させたものである。それ故、風量Ｇの増大に伴ってデューティ比Ｄｔも意図的に高めてクランク圧Ｐｃを低め誘導し圧縮機の吐出容量を増大傾向とする一方、風量Ｇの減少に伴ってデューティ比Ｄｔも意図的に低くしてクランク圧Ｐｃを高め誘導し圧縮機の吐出容量を減少傾向としている。
【００５３】
尚、図７のグラフは、Ｓ６１〜Ｓ６４の処理を経ることで、内気・外気モード及び風量スイッチの状態によってＤｔの追加量がどのようになるかをまとめたものである。内外気切替えレバー８３が内気循環モードに保持され且つ風量スイッチ８４が「ＯＦＦ」のままであれば、ルーチンＲＦ６の処理が何度繰り返されてもＳ６１判定及びＳ６３判定ともにＮＯとなり、Ｄｔの追加量はなく、ルーチンＲＦ６の処理開始時のＤｔがそのまま維持されてＳ６５以下の処理に進む。例えばこの状態から、内外気切替えレバー８３が内気循環モードから外気導入モードに切り替えられた直後には、Ｓ６１判定がＹＥＳとなりＳ６２において追加量αがルーチンＲＦ６の処理開始時のＤｔに追加されることになる。その後更に、風量スイッチ８４が「ＯＦＦ」から「Ｍ」に切り替えられた直後には、Ｓ６３判定がＹＥＳとなりＳ６２において追加量２βがルーチンＲＦ６の処理開始時のＤｔに追加されることになる。追加量αの追加も追加量２βの追加も、レバー８３又はスイッチ８４の切替え直後のみに行なわれるため、外気導入モード及び風量「Ｍ」が選択維持された状態のＤｔは、内気循環モード及び風量「ＯＦＦ」が選択維持された状態のＤｔに比して（α＋２β）だけ大きい（即ちその分だけ設定差圧ＴＰＤが意図的に大きくされる）。その後、レバー８３が内気循環モードに戻され且つ風量が「ＯＦＦ」に戻されれば、Ｓ６２でαが減算され、又、Ｓ６４で２βが減算されるため、Ｄｔは、内気循環モード及び風量「ＯＦＦ」の初期状態（即ち追加量ゼロ）に戻される。つまり、Ｓ６１〜Ｓ６４のＤｔ変更処理は、内外気モードの切替えや風量の切替えに応じて蒸発器３３での冷房負荷が不可避的に変化することを先取りする形で、制御弁の設定差圧ＴＰＤを補正して空調制御の適性化を図ることを狙ったものである。
【００５４】
Ｓ６３又はＳ６４の処理後、制御装置７０はＳ６５において、温度センサ７２の検出温度Ｔｅ（ｔ）が温度設定器８２による設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）より大であるか否かを判定する。Ｓ６５判定がＮＯの場合、Ｓ６６において前記検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）より小であるか否かを判定する。Ｓ６６判定もＮＯの場合には、検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）に一致していることになるため、冷房能力の変化につながる設定差圧ＴＰＤの変更すなわちＤｔ変更の必要はない。
【００５５】
Ｓ６５判定がＹＥＳの場合、車室内は暑く冷房負荷が大きいと予測される。このため、Ｓ６７において制御装置７０はデューティ比Ｄｔを単位量ΔＤだけ増大させる。仮にその修正値（Ｄｔ＋ΔＤ）に駆動信号のデューティ比が変更されると、電磁アクチュエータ部６０の電磁力Ｆ２が若干強まることで制御弁ＣＶの設定差圧ＴＰＤも若干増大する。するとその時点での差圧ΔＰ（ｔ）では上下付勢力の均衡が図れないため、作動ロッド４０が上動して戻しバネ６５が蓄力され、バネ６５の下向き付勢力ｆ２の増加分が上向きの電磁付勢力Ｆ２の増加分を補償して再びＦ１＝（Ｆ２−ｆ２）が成立する位置に作動ロッドの弁体部４２が位置決めされる。その結果、制御弁の開度（つまり給気通路２８の開度）が若干減少し、クランク圧Ｐｃが低下傾向となり、クランク圧Ｐｃとシリンダボア内圧とのピストンを介した差も小さくなって斜板１２が傾角増大方向に傾動し、圧縮機の状態は吐出容量が増大し負荷トルクも増大する方向に移行する。圧縮機の吐出容量が増大すれば、蒸発器３３での除熱能力も高まり温度Ｔｅ（ｔ）も低下傾向に向かうはずである。又、圧力監視点Ｐ１，Ｐ２間の差圧ΔＰ（ｔ）は増加する。差圧ΔＰ（ｔ）が増加すれば、今度は逆に制御弁の開度を増す方向に機械的フィードバックが働く。
【００５６】
他方、Ｓ６６判定がＹＥＳの場合、車室内は寒く冷房負荷が小さいと予測される。このため、Ｓ６８において制御装置７０はデューティ比Ｄｔを単位量ΔＤだけ減少させる。仮にその修正値（Ｄｔ−ΔＤ）に駆動信号のデューティ比が変更されると、電磁アクチュエータ部６０の電磁力Ｆ２が若干弱まることで制御弁の設定差圧ＴＰＤも若干減少する。すると、その時点での差圧ΔＰ（ｔ）では上下付勢力の均衡が図れないため、作動ロッド４０が下動して戻しバネ６５の蓄力も減り、バネ６５の下向き付勢力ｆ２の減少分が上向きの電磁付勢力Ｆ２の減少分を補償して再びＦ１＝（Ｆ２−ｆ２）が成立する位置に作動ロッドの弁体部４２が位置決めされる。その結果、制御弁の開度（つまり給気通路２８の開度）が若干増加し、クランク圧Ｐｃが増大傾向となり、クランク圧Ｐｃとシリンダボア内圧とのピストンを介した差も大きくなって斜板１２が傾角減少方向に傾動し、圧縮機の状態は吐出容量が減少し負荷トルクも減少する方向に移行する。圧縮機の吐出容量が減少すれば、蒸発器３３での除熱能力も低まり温度Ｔｅ（ｔ）も増加傾向に向かうはずである。又、圧力監視点Ｐ１，Ｐ２間の差圧ΔＰ（ｔ）は減少する。差圧ΔＰ（ｔ）が減少すれば、今度は逆に制御弁の開度を絞る方向に機械的フィードバックが働く。
【００５７】
前記Ｓ６７及び／又はＳ６８でのデューティ比Ｄｔの修正演算は、検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）からずれている場合でも、制御弁の設定差圧ＴＰＤを徐々に最適化し、且つ制御弁の機械的フィードバックによる内部自律的な弁開度調節も相俟って温度Ｔｅ（ｔ）を設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）付近に収束させることを狙ったものである。
【００５８】
その後Ｓ６９において、制御装置７０は駆動回路７１に対し、Ｓ６１〜Ｓ６８の処理を経て補正又は修正されたデューティ比Ｄｔへの変更を指令して通常制御ルーチンＲＦ６を離脱しメインルーチンのＳ５２に復帰する。Ｄｔ変更指令を受けた駆動回路７１は、補正又は修正されたデューティ比Ｄｔの駆動信号を次のＤｔ変更指令を受けるまでコイル６６に提供し続ける。
【００５９】
（効果）本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
〇 冷房負荷変動報知手段としての内外気切替えレバー８３及び風量スイッチ８４と制御装置７０とは電気的に接続されているため、これら入力スイッチの切替えと同時にそのことが直ちに制御装置７０に伝達される。制御装置７０は、この切替え情報を冷房負荷Ｑが大きく変動する兆候もしくは必然性を事前に知らせるもの又は冷房負荷変動開始の告知と解し、その切替え情報に基づいて制御弁ＣＶの設定差圧に関わるデューティ比Ｄｔの決定又は再演算を迅速に遂行することができる（図６のＳ６１〜Ｓ６４参照）。入力スイッチの切替え操作と完全に同期している切替え情報の伝達は、蒸発器３３での風量Ｇの変化やエンタルピ差ΔＩの変化に先んじることはあっても決して遅れることはない。故に、設定差圧の決定又は再演算が冷房負荷Ｑの変動や二点間差圧ΔＰ（ｔ）の変化に追従できずに遅延するということはなく、前記「着想の原点」で述べたような好ましからざる事態を未然に回避することができる。従って、冷房負荷変動と設定差圧の再設定との足並みを揃えて理想的な空調制御を実現できる。
【００６０】
○ 図６のＳ６１〜Ｓ６４での処理によって冷房負荷変動報知手段からの冷房負荷変動情報に基づき決定されたデューティ比Ｄｔ（つまりは設定差圧）は、温度センサ７２の検出温度Ｔｅ（ｔ）と温度設定器８２の設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）との比較結果に基づいて修正される（図６のＳ６５〜Ｓ６８参照）。このＤｔ修正の意味は、風量Ｇ等が冷房負荷Ｑを変動させる程度よりも冷房負荷Ｑを変動させる程度が小さい車室内温度（又は吹出し空気温度）を人が欲する温度（所望温度）に安定維持することにある。簡単に言えば、車室内温度の変化は比較的緩慢であり温度変化のみに起因して冷房負荷Ｑが急変動することはないから、温度変化に対応したデューティ比Ｄｔの再設定つまりは圧縮機吐出容量の調節は徐々に行なえばよい。この意味で図６のＳ６５〜Ｓ６８のＤｔ修正処理は、冷房負荷Ｑの変動が比較的緩慢な状況下において、最終的に車室内温度を所望温度に収束させ且つそれを維持するための微少負荷変動に対する制御と位置づけられる。即ち本件では、風量Ｇ等の変化に起因する冷房負荷Ｑの急変動に対しては、図６のＳ６１〜Ｓ６４の処理でおおざっぱだが迅速なＤｔ変更が可能となり、温度等の変化に起因する冷房負荷Ｑの緩変動に対しては、図６のＳ６５〜Ｓ６８の処理で回帰的演算処理のための時間を要するがきめ細かいＤｔ変更が可能となる。このように性質の異なる二つのＤｔ変更処理を組み合わせることで空調制御の精度や応答性が更に向上する。
【００６１】
〇 本実施形態では、冷媒循環回路における二つの圧力監視点Ｐ１，Ｐ２間の差圧ΔＰ（ｔ）＝ＰｓＨ−ＰｓＬを直接の制御対象として圧縮機吐出容量のフィードバック制御を実現している。このため、蒸発器３３での熱負荷状況に影響されることなく、エンジン側の事情を優先すべき非常時には外部制御によって即座に吐出容量を減少させることができる。故に、加速時等におけるカット制御の応答性やカット制御の信頼性及び安定性に優れている。
【００６２】
〇 通常時においても、検出温度Ｔｅ（ｔ）及び設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）に基づいて設定差圧ＴＰＤを決定するデューティ比Ｄｔを自動修正すると共に、二点間差圧ΔＰ（ｔ）を指標とした制御弁の内部自律的な弁開度調節に基づいて圧縮機の吐出容量を制御することにより、前記検出温度と設定温度との差が小さくなる方向に吐出容量を誘導して人間の快適感を満足させるという空調装置本来の目的を十分に達成することができる。つまり本実施形態によれば、通常時における室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と、非常時における緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させることができる。
【００６３】
〇 クランク圧Ｐｃの調節に用いられる制御弁ＣＶは、感圧室４８内に作動ロッド４０と連結された可動壁５２を必要とするものの、少なくともベローズのような複雑な形状の感圧部材を必要としない。この点で、設定差圧可変型の制御弁ＣＶは、Ｐｓ’又はＰｓ感応の従来の制御弁に比べて構造が簡素化する。
【００６４】
（変更例）
〇 図１の冷媒循環回路では蒸発器３３と圧縮機の吸入室２１とを結ぶ流通管３５に沿って二つの圧力監視点Ｐ１，Ｐ２を設定したが、例えば図９に示すように、圧縮機の吐出室２２と凝縮器３１とを結ぶ流通管３６に沿って二つの圧力監視点Ｐ１，Ｐ２を設定してもよい。図９の冷媒循環回路では、流通管３６の最上流域にあたる吐出室２２内に第１の圧力監視点Ｐ１を定めると共に、そこから所定距離だけ離れた流通管３６の途中に第２の圧力監視点Ｐ２を定めている。そして、圧力監視点Ｐ１でのガス圧ＰｄＨ（即ち吐出圧Ｐｄ）を第１の検圧通路３７を介して、又、圧力監視点Ｐ２でのガス圧ＰｄＬを第２の検圧通路３８を介してそれぞれ制御弁ＣＶに導いている。制御弁ＣＶは、二点間差圧ΔＰ（ｔ）＝（ＰｄＨ−ＰｄＬ）を機械的に検知し、その検知差圧を自己の弁開度調節に利用して圧縮機吐出容量のフィードバック制御を行う。この場合も、二点間差圧ΔＰ（ｔ）から回路を流れる冷媒流量や圧縮機の吐出容量を把握することができる。なお、二つの圧力監視点の選択の仕方は図１や図９の場合に限定されない。
【００６５】
○ 空調装置の冷媒循環回路を構成する減圧装置は、膨張弁に代えて固定絞り又はオリフィスチューブであってもよい。固定絞り等を用いる場合には、蒸発器と圧縮機との間にアキュムレータを介在させてもよい。
【００６６】
尚、この明細書でいう「冷媒循環回路」とは、図１又は図９に示すような凝縮器３１、減圧装置（膨張弁３２）、蒸発器３３並びに圧縮機（その内部の吸入室２１、ボア１ａ及び吐出室２２）を経由する循環回路を指す。この意味で吸入行程又は圧縮・吐出行程にあるシリンダボア１ａも冷媒循環回路の一部となる。他方、圧縮機内部での潤滑油循環を目的として必要最小限の冷媒ガス流通を確保するために圧縮機のクランク室５を経由して設定される内部循環回路は、前記「冷媒循環回路」には含まれない。
【００６７】
（前記各請求項に記載した以外の技術的思想のポイント）
請求項１〜６において、前記減圧装置は蒸発器出口の温度又は圧力に感応して自律的に開度調節可能な膨張弁であること。
【００６８】
請求項４において、前記冷房負荷変動報知手段は、前記設定差圧決定手段と電気的に接続された入力スイッチ又は入力手段を含んでなり、その入力スイッチ又は入力手段の操作に起因して、蒸発器の近傍を通過する空気の風量の変化、及び／又は、蒸発器を通過する前の吸込み空気のエンタルピと蒸発器を通過した後の吹出し空気のエンタルピとの差の変化が発生すること。なお更に好ましくは、前記風量の変化や前記エンタルピ差の変化に基づく冷房負荷の変動の程度が、車室内温度の変化に基づく冷房負荷の変動の程度を超えていること。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させることができるのみならず、室温の安定維持のための制御の精度や応答性を向上させることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】空調装置の冷媒循環回路の一例を示す概念図。
【図２】容量可変型斜板式圧縮機の一例を示す断面図。
【図３】制御弁の全体断面図。
【図４】電子制御体系の概要を示すブロック図。
【図５】吐出容量制御のメインルーチンのフローチャート。
【図６】通常制御ルーチンのフローチャート。
【図７】風量スイッチの設定とＤｔ追加量との関係を示すグラフ。
【図８】従来技術での蒸発器出口圧力と吐出容量との関係を示すグラフ。
【図９】空調装置の冷媒循環回路の別例を示す概念図。
【符号の説明】
５…クランク室、１２…斜板（カムプレート）、３１…凝縮器、３２…膨張弁（減圧装置）、３３…蒸発器、４８…感圧室、５２…可動壁、５３…Ｐ１圧力室、５４…Ｐ２圧力室（４８，５２，５３及び５４は差圧検出手段を構成する）、７０…制御装置（設定差圧決定手段）、７１…駆動回路、７２…温度センサ、７４…車速センサ、７５…エンジン回転数センサ、７６…アクセル開度センサ、８１…Ａ／Ｃスイッチ、８２…温度設定器、８３…内外気切替えレバー（冷房負荷変動報知手段としてのモード切替え器）、８４…風量スイッチ（冷房負荷変動報知手段、尚、７２，７４，７５，７６及び８１〜８４は外部情報検知手段を構成する）、ＣＭ…容量可変型圧縮機、ＣＶ…制御弁（７０，７１及びＣＶは吐出容量制御手段を構成する）、Ｐ１…第１の圧力監視点、Ｐ２…第２の圧力監視点、Ｐｃ…クランク室の内圧。

Claims (6)

1. 凝縮器、減圧装置、蒸発器及び容量可変型圧縮機からなる冷媒循環回路を備えた空調装置であって、
   前記圧縮機の冷媒吐出容量を推し量る指標として前記冷媒循環回路に設定された二つの圧力監視点間の差圧を検出する差圧検出手段と、
   冷房負荷の変動を事前に又は変動と同時に報知可能な冷房負荷変動報知手段を含んでなる前記差圧以外の外部情報を検知する外部情報検知手段と、
   前記外部情報検知手段を構成する冷房負荷変動報知手段から提供される冷房負荷の変動に関する情報に基づいて制御目標値たる設定差圧を決定する設定差圧決定手段と、
   前記設定差圧決定手段により決定された設定差圧に、前記差圧検出手段によって検出された前記二点間差圧が近づくように前記圧縮機の吐出容量をフィードバック制御する吐出容量制御手段とを備えており、
   前記吐出容量制御手段は、前記冷房負荷の変動開始時から所定期間は予め設定された吐出容量を増減し、所定期間後は前記設定差圧に近づくように前記圧縮機の吐出容量が制御することを特徴とする空調装置。
2. 前記外部情報検知手段は前記冷房負荷変動報知手段の他に、室内温度と相関性のある温度情報を得るための温度センサと、所望温度を設定するための温度設定器とを備えており、
   前記設定差圧決定手段は、前記冷房負荷の変動に関する情報に基づき決定された設定差圧を、前記温度センサの検出温度と前記温度設定器の設定温度との比較結果に基づいて修正することを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
3. 前記容量可変型圧縮機は、カムプレートを収容するクランク室の内圧を制御することで吐出容量を変更可能な圧縮機であり、
   前記吐出容量制御手段は、
   前記クランク室の内圧を調節するための制御弁であって、前記二つの圧力監視点間の差圧を検出する前記差圧検出手段を内蔵しその検出差圧を自律的な弁開度調節動作のための機械的入力として利用すると共にその自律的な弁開度調節動作の目標となる設定差圧を外部からの制御によって変更可能な制御弁と、
   前記制御弁の設定差圧を前記設定差圧決定手段によって決定された設定差圧に変更指令する制御装置とから構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の空調装置。
4. 前記冷房負荷変動報知手段は、蒸発器の近傍を通過する空気の風量の変化、及び／又は、蒸発器を通過する前の吸込み空気のエンタルピと蒸発器を通過した後の吹出し空気のエンタルピとの差の変化を前記設定差圧決定手段に報知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空調装置。
5. 前記冷房負荷変動報知手段は、前記設定差圧決定手段と電気的に接続された、蒸発器の近傍を通過する空気の流通状態を内気循環モードと外気導入モードとの間で切り替えるためのモード切替え器を含んでなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の空調装置。
6. 前記冷房負荷変動報知手段は、前記設定差圧決定手段と電気的に接続された、蒸発器の近傍を通過する空気の量を切り替えるための風量スイッチを含んでなる請求項１〜４のいずれか一項に記載の空調装置。

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