JP6597713B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、車両に搭載され車室内を空調する車両用空調装置に関する。

特許文献１および特許文献２は、冷熱の源、または温熱の源をそのまま用いることなく、二次系統の媒体に冷熱または温熱を蓄える技術を開示する。しかし、圧縮機を有する冷凍サイクル（ヒートポンプとして利用される場合を含む）は、継続的な運転期間の中で一時的に停止される場合がある。冷凍サイクルが一時的に停止された場合、冷凍サイクルは急速に温度調節能力を失ってゆく。特許文献３は、冷凍サイクルが一時的に停止された場合に、その停止期間中に温度調節能力を提供する技術を開示する。特許文献４は、完全に閉弁することができる電気式膨張弁を開示している。

米国特許第５２７７０３８号明細書 米国特許第６８０７８２０号明細書 米国特許第６７０１７３１号明細書 特開２０１５−１４３０６号

従来技術の構成では、冷凍サイクルが一時的に停止された場合に、冷凍サイクルが急速に温度調節能力を失う。このため、車室内を快適に保つことができない問題がある。また、特許文献３では、専用の低圧システムが必要であった。

上述の観点において、または言及されていない他の観点において、車両用空調装置にはさらなる改良が求められている。

開示されるひとつの目的は、動力源との連動が適切な車両用空調装置を提供することである。

開示される他のひとつの目的は、動力源の再起動時に追従容易な車両用空調装置を提供することである。

開示されるさらに他のひとつの目的は、動力源の再起動時における圧縮機の駆動力を低減する車両用空調装置を提供することである。

ここに開示された車両用空調装置は、動力源からの動力供給が一時的に停止される圧縮機（１１）を有し、高温および／または低温を提供する冷凍サイクル（３）と、冷凍サイクルにより提供される高温および／または低温の熱的なバッファとして設けられた系統（４、５）と、冷凍サイクルに設けられ、完全に閉じる全閉状態にできる電気式膨張弁（１４、１５）と、圧縮機が一時的に停止されると電気式膨張弁を全閉状態に駆動する全閉駆動部（１７５）と、圧縮機が一時的に停止されると、直前における電気式膨張弁の直前開度を記憶する記憶部（１７４）と、圧縮機が再び起動されると、電気式膨張弁を直前開度に駆動する直前駆動部（１７８）と、一時的に停止された後か否かを識別し、圧縮機が一時的に停止された後に再び起動された場合のみ直前駆動部による駆動を許容する識別部（１７７）とを備える。

開示される車両用空調装置によると、系統は、熱的なバッファを提供する。このため、圧縮機が停止され、圧縮機および冷凍サイクルが温度調節機能を失っても、系統によって温度調節能力が維持される。しかも、電気式膨張弁が完全に閉じられる。このため、高圧と低圧との圧力差が維持される。よって、圧縮機が停止され、圧縮機および冷凍サイクルが温度調節機能を失っても、系統によって温度調節が持続されるとともに、再起動時には維持された高圧と低圧との圧力差が冷凍サイクルの再起動を容易にする。また、多くの再起動する際に圧力差が維持されているため、圧力差を再度つける必要がなくなるため、圧縮機の駆動力を低減することができる。

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。

第１実施形態に係る車両用空調装置のブロック図である。 電気式膨張弁を説明する波形図である。 車両用空調装置の制御を示すフローチャートである。 電気式膨張弁の制御を示すフローチャートである。 電気式膨張弁の制御を示すフローチャートである。 電気式膨張弁の挙動を示す波形図である。 第２実施形態に係る電気式膨張弁の制御を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る電気式膨張弁の挙動を示す波形図である。

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。

第１実施形態
図１において、車両用空調装置１の構成が示されている。車両用空調装置１は、車両に搭載されている。車両は道路走行車両である。車両は、走行用のエンジン（Ｅ／Ｇ）２を有する。エンジン２は、車両用空調装置１の動力源としても利用される。エンジン２は、一時的に停止されることがある。

車両用空調装置１は、冷凍サイクル３を有する。冷凍サイクル３は、車両用空調装置１の低温および／または高温の熱源機器として利用される。冷凍サイクル３は、エンジン２によって駆動される圧縮機１１を有する。圧縮機１１は、逆止機構を提供することができる。冷凍サイクル３は、蒸気圧縮型の冷凍サイクルである。冷凍サイクル３は、圧縮機１１の吐出側に設けられた高温熱交換器１２を有する。冷凍サイクル３は、圧縮機１１の吸入側に設けられた低温熱交換器１３を有する。高温熱交換器１２と低温熱交換器１３とは、冷凍サイクル３の熱交換器を提供する。高温熱交換器１２は、冷凍サイクル３により得られる高温を利用する熱交換器を提供する。低温熱交換器１３は、冷凍サイクル３により得られる低温を利用する熱交換器を提供する。

冷凍サイクル３は、電気式膨張弁１４、１５を有する。電気式膨張弁１４、１５は、高圧系統と低圧系統との間に設けられている。電気式膨張弁１４、１５は、絞りとして利用される。電気式膨張弁１４、１５は、冷凍サイクル３の高圧系統と低圧系統との境界に設けられ、それらの圧力差を維持するための部材である。電気式膨張弁１４、１５は、完全に閉じる全閉状態にできる。

冷凍サイクル３は、電気式膨張弁１４と電気式膨張弁１５とのいずれか一方を備えることができる。電気式膨張弁１４の開度は、低温熱交換器１３における冷媒温度、すなわち低温熱交換器１３の出口における冷媒の過熱度（スーパーヒート）を、目標過熱度に制御するように制御される。電気式膨張弁１４が絞りとして利用されるとき、低温熱交換器１３の温度が調節される。電気式膨張弁１５の開度は、高温熱交換器１２における冷媒温度、すなわち高温熱交換器１２の出口における冷媒の過熱度（スーパーヒート）を、目標過熱度に制御するように制御される。電気式膨張弁１５が絞りとして利用されるとき、高温熱交換器１２の温度が調節される。

電気式膨張弁１４が設けられる場合、圧縮機１１から電気式膨張弁１４に至るまでの区間が高圧系統とされる。電気式膨張弁１４が設けられる場合、電気式膨張弁１４から圧縮機１１に至るまでの区間が低圧系統とされる。

冷凍サイクル３は、放熱器１６、レシーバ１７、および過冷却器１８を備える。高温熱交換器１２、放熱器１６、レシーバ１７、および過冷却器１８は、電気式膨張弁１４が絞りとして利用されるときの高圧機器を提供する。放熱器１６は、高温熱交換器１２で放熱されない熱を放熱するために利用される。レシーバ１７は、高圧冷媒を蓄える。過冷却器１８は、冷媒に過冷却を与える。

車両用空調装置１は、高温系統４と、低温系統５とを有する。車両用空調装置１は、高温系統４および／または低温系統５を備えることができる。高温系統４と低温系統５とは、冷凍サイクル３の冷媒よりも熱的な容量が大きい水または不凍液を二次媒体として利用する二次系統である。高温系統４と低温系統５とは、冷凍サイクル３の冷媒と、熱交換の対象である空気とを、間接的に熱交換させる。高温系統４と低温系統５とは、冷凍サイクル３により得られる低温および／または高温を蓄えることによって、熱的なバッファを提供する。

高温系統４は、二次媒体のための流路２１を有する。高温系統４は、二次媒体を流すためのポンプ２２を有する。ポンプ２２は、電動ポンプによって提供することができる。高温系統４は、冷凍サイクル３の高温熱交換器１２と熱交換する熱交換器２３を有する。高温熱交換器１２と熱交換器２３とによって、冷媒と二次媒体とを間の熱交換が提供される。高温系統４は、熱交換器２４を有する。熱交換器２４は、車両用熱交換器１の暖房用熱交換器、すなわちヒータに相当する。

低温系統５は、二次媒体のための流路３１を有する。低温系統５は、二次媒体を流すためのポンプ３２を有する。ポンプ３２は、電動ポンプによって提供することができる。低温系統５は、冷凍サイクル３の低温熱交換器１３と熱交換する熱交換器３３を有する。低温熱交換器１３と熱交換器３３とによって、冷媒と二次媒体とを間の熱交換が提供される。低温系統５は、熱交換器３４を有する。熱交換器３４は、車両用熱交換器１の冷房用熱交換器に相当する。

高温系統４および低温系統５は、系統を提供する。系統は、冷凍サイクル３の冷媒、および車室内の空気とは異なる媒体であって、冷凍サイクル３により提供される高温および／または低温を蓄えることによりバッファとして機能する。圧縮機１１が一時的に停止されると、室内温度を調節するための高温および／または低温を高温系統４および低温系統５だけが供給する。高温系統４および低温系統５だけによって提供される温度調節能力は、圧縮機１１が一時停止されている期間における、冷凍サイクル３の状態の変化を抑制する。

車両用空調装置１は、制御装置（Ａ／Ｃ ＥＣＵ）４１を備える。制御装置４１は、少なくとも電気式膨張弁１４、１５を制御する。制御装置４１は、電気式膨張弁１４、１５の開度を、完全に閉じた状態を含む複数の段階にフィードバック制御する。制御装置４１は、エンジン２によって圧縮機１１が駆動されているオン状態（ＯＮ状態）と、エンジン２によって圧縮機１１が駆動されていないオフ状態（ＯＦＦ状態）とを示す信号を入力する。

制御装置４１は、圧縮機１１を制御してもよい。圧縮機１１が可変容量圧縮機である場合、制御装置４１は圧縮機１１の容量を調整してもよい。圧縮機１１がＯＮ／ＯＦＦ駆動される電磁クラッチを備える場合、制御装置４１は電磁クラッチを制御しても良い。

車両は制御装置（Ｅ／Ｇ ＥＣＵ）４２を備える。制御装置４２は、エンジン制御装置とも呼ばれる。制御装置４２は、エンジン２が運転状態にある期間中に、エンジン２を一時的に停止させる。エンジン２が一時的に停止されると、圧縮機１１が駆動されなくなる。よって、冷凍サイクル３が一時的に停止される。冷凍サイクル３が一時的に停止されると、高温および／または低温が供給されなくなる。高温系統４および／または低温系統５は、熱的なバッファを提供することにより、高温および／または低温を供給し続ける。

制御装置４２は、交差点などでの一時停車にともなって、および／または、安定的な慣性走行状態にともなって、エンジン２を停止させる。交差点などでの一時停車にともなうエンジン２の一時停止は、アイドルストップと呼ばれる。安定的な慣性走行状態にともなうエンジン２の一時停止は、コースティングストップと呼ばれる。制御装置４２は、所定時間を経過すると自動的にエンジン２を再度起動する。制御装置４２は、エンジン２の一時的な停止を実現するために、多様な手法を用いることができる。制御装置４２は、エンジン２の停止期間を示す信号を制御装置４１に供給する。

これら制御装置４１、４２は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制
御装置は、少なくともひとつの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置（ＭＭＲ）とを有する。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御装置は、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置を機能させる。

制御システムは、制御装置に入力される情報を示す信号を供給する複数の信号源を入力装置として有する。制御システムは、制御装置が情報をメモリ装置に格納することにより、情報を取得する。制御システムは、制御装置によって挙動が制御される複数の制御対象物を出力装置として有する。制御システムは、メモリ装置に格納された情報を信号に変換して制御対象物に供給することにより制御対象物の挙動を制御する。

図２は、吐出圧Ｐｄと吸入圧Ｐｓとを示す。実線Ｐｄ（ＥＭＢ）、Ｐｓ（ＥＭＢ）は、この実施形態を示す。破線Ｐｄ（ＣＭＰ）、Ｐｓ（ＣＭＰ）は、比較例を示す。図中には、時刻ｔ１１において、圧縮機１１が停止された場合が図示されている。

破線Ｐｄ（ＣＭＰ）、Ｐｓ（ＣＭＰ）の場合、圧縮機１１が停止されると、時刻ｔ１２で冷凍サイクル３は均圧状態に到達する。均圧状態では、高圧と低圧とが等しい圧力を有する。圧縮機１１が停止されると、低圧を低い圧力に維持するために電気式膨張弁１４、１５は閉弁状態となる。しかし、圧縮機１１を経由する漏れ、および電気式膨張弁１４、１５を経由する漏れによって均圧状態に到達する。

実線Ｐｄ（ＥＭＢ）、Ｐｓ（ＥＭＢ）の場合、時刻ｔ１１で電気式膨張弁１４、１５が閉じられている。電気式膨張弁１４、１５は、閉じられた場合、図示されるように、吐出圧Ｐｄと吸入圧Ｐｓとの圧力差を維持することができる。言い換えると、電気式膨張弁１４、１５は、高低圧差を維持できる完全閉弁状態を実現可能な弁である。

図３は、車両用空調装置１の制御を示すフローチャートである。制御装置４１は、基本制御１６１を行う。ステップ１６２では、制御装置４１は、信号を入力する。ステップ１６３では、制御装置４１は、冷凍サイクル３が運転されるか否か、すなわち圧縮機１１がＯＮか否かを判定する。圧縮機１１がＯＮされるとき、ステップ１６４へ分岐する。ステップ１６４、１６５では、制御装置４１は、冷凍サイクル３が運転されるときの空調制御を実行する。圧縮機１１がＯＦＦされるとき、ステップ１６６へ分岐する。ステップ１６６、１６７では、制御装置４１は、冷凍サイクル３が運転されないときの空調制御を実行する。

ステップ１６４では、制御装置４１は、冷凍サイクル３によって、車両用空調装置１の熱源、冷熱源としての高温、および／または低温を新たに作り出す。ステップ１６４で提供される空調制御には、電気式膨張弁１４、１５のフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御が含まれている。例えば、制御装置４１は、冷凍サイクル３が最高の効率で運転されるように、すなわち、観測されるスーパーヒートが目標とするスーパーヒートに到達するように電気式膨張弁１４、１５を制御する。

ステップ１６５では、制御装置４１は、空調制御を実行する。ステップ１６５では、制御装置４１は、少なくとも室内温度が目標温度に到達するように、室内温度が目標温度に維持されるように、車両用空調装置１の複数の制御要素を制御する。ステップ１６５では、制御装置４１は、例えば、所定の高温が熱交換器２４において得られ、所定の低温が熱交換器３４において得られるように、ポンプ２２、３２を制御する。ステップ１６５では、制御装置４１は、例えば、所定の空調効果が得られるように空気系の機器を制御する。

ステップ１６６では、冷凍サイクル３によって、車両用空調装置１の熱源、冷熱源としての高温、および／または低温が新たに作り出されない。ステップ１６６で提供される制御には、電気式膨張弁１４、１５の全閉制御、すなわちＦＵＬＬ ＣＬＯＳＥ ＭＯＤＥ制御が含まれている。

ステップ１６７では、制御装置４１は、冷凍サイクル３無しで、少なくとも室内温度が目標温度に到達するように、室内温度が目標温度に維持されるように、車両用空調装置１の制御要素を制御する。ステップ１６６を通る場合、冷凍サイクル３が停止されている。ステップ１６７では、高温系統４および／または低温系統５への蓄熱状態が決定される。ステップ１６７では、蓄熱状態だけ、および／または蓄冷状態だけを利用して、少なくとも室内温度が目標温度に到達するように、そして、室内温度が目標温度に維持されるように、車両用空調装置１の制御要素を制御する。ステップ１６７では、制御装置４１は、蓄熱状態だけ、および／または蓄冷状態だけを利用して、高温および／または低温が熱交換器２４、３４において得られるように、ポンプ２２、３２を制御する。ステップ１６５では、制御装置４１は、例えば、所定の空調効果が得られるように空気系の機器を制御する。

図４は、電気式膨張弁１４、１５の開度を制御するためのフローチャートを示す。制御装置４１は、電気式膨張弁１４、１５のための開度制御１７１を行う。電気式膨張弁１４、１５の開度は、制御対象であるスーパーヒート（ＳＨ）またはスーパークール（ＳＣ）にが目標値になるようにフィードバック制御される。電気式膨張弁１４、１５の開度は、圧縮機１１が停止されている期間中は最小の開度、すなわち全閉に安定的に制御される。さらに、圧縮機１１が再始動されるときには、停止時の直前開度に安定的に制御される。直前開度はフィードバック制御の初期値ともされる。

ステップ１７２では、制御装置４１は、信号を入力する。例えば、制御装置４１は、圧縮機１１のＯＮまたはＯＦＦを示す信号を検出する。ステップ１７３では、制御装置４１は、圧縮機１１が、ＯＮ状態からＯＦＦ状態へと切り換えられたか否かを判定する。圧縮機１１がＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り換えられた場合、ステップ１７４へ進む。それ以外の場合、ステップ１７６へ進む。

ステップ１７４では、制御装置４１は、直前における電気式膨張弁１４、１５の開度を記憶する。直前における電気式膨張弁１４、１５の開度は、直前開度として記憶される。制御装置４１は、直前開度を、少なくとも圧縮機１１がＯＦＦ状態に置かれている間中記憶している。

ステップ１７５では、制御装置４１は、電気式膨張弁１４、１５の目標開度を、全閉にする。この結果、電気式膨張弁１４、１５の開度は全閉にされる。ステップ１７５は、圧縮機１１が一時的に停止されると電気式膨張弁１４、１５を全閉状態に駆動する全閉駆動部を提供する。

ステップ１７６では、制御装置４１は、圧縮機１１が、ＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り換えられたか否かを判定する。この「ＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り換え」には、空調制御のために圧縮機１１が、ＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り換えられた場合が含まれている。この「ＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り換え」には、制御装置４２からの要求により、圧縮機１１が、ＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り換えられた場合、すなわち、一時的なＯＦＦ状態からの復帰に伴う切り換えの場合が含まれている。ステップ１７６において、「ＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り換え」が判定された場合、ステップ１７７へ進む。ステップ１７３、およびステップ１７６の判定が否定的である場合、ステップ１７９へ進む。すなわち、圧縮機１１がＯＮ状態に置かれている間中、ステップ１７９へ進む。

ステップ１７７では、制御装置４１は、圧縮機１１が一時的なＯＦＦ状態から復帰したか否かを判定する。この判定は、制御装置４２によるエンジン２の一時的なＯＦＦ状態が実現されたか否かを判定することで実行できる。一時的なＯＦＦ状態からの復帰である場合、ステップ１７８へ進む。一時的なＯＦＦ状態からの復帰ではない場合、すなわち、空調要求に基づいて圧縮機１１が継続的にＯＮ状態におかれる場合に、ステップ１７９へ進む。

ステップ１７８では、制御装置４１は、電気式膨張弁１４、１５の目標開度を、直前開度に戻す。この結果、電気式膨張弁１４、１５の開度は直前開度に戻される。この状態は所定時間の間、維持される。例えば、制御サイクルの１サイクルの間、目標開度が直前開度に維持される。直前開度は、電気式膨張弁１４、１５の制御に要する演算負荷を抑制し、電気式膨張弁１４、１５をすばやく復帰させるために貢献する。

ステップ１７９では、制御装置４１は、電気式膨張弁１４、１５の目標開度を、フィードバック制御によって与えられる開度とする。よって、ステップ１７８が実行された後に、ステップ１７９へ進む場合がある。この場合に、ステップ１７８は、ステップ１７９で与えられるフィードバック制御の初期値を与える。

ステップ１７４は、圧縮機１１が一時的に停止されると、直前における電気式膨張弁１４、１５の直前開度を記憶する記憶部を提供する。記憶部は、制御装置４１の記憶装置と協働して提供される。ステップ１７８は、圧縮機１１が再び起動されると、電気式膨張弁１４、１５を直前開度に駆動する直前駆動部を提供する。ステップ１７７は、一時的に停止された後か否かを識別し、圧縮機１１が一時的に停止された後に再び起動された場合のみ直前駆動部による駆動を許容する識別部を提供する。ステップ１７７が設けられることで、冷凍サイクル３が通常に使用状態に置かれた直後に圧縮機１１が起動された場合と区別した制御が提供される。

図５は、電気式膨張弁１４、１５の開度を制御するためのフローチャートを示す。電気式膨張弁１４、１５は、知られたアクチュエータと、知られた弁機構とによって実現可能である。電気式膨張弁１４、１５は、特許文献４に開示される構成をとることができる。この場合、特許文献４は、参照によって導入される。

制御装置４１は、ゲイン設定のために処理１８１を実行する。ステップ１８２では、制御装置４１は、信号を入力する。例えば、制御装置４１は、電気式膨張弁１４、１５の目標開度示す信号を検出する。ステップ１８３では、制御装置４１は、電気式膨張弁１４、１５の目標開度が全閉開度または直前開度であるか否かを判定する。目標開度が全閉状態を示す場合、または目標開度が直前開度を示す場合、ステップ１８４へ進む。それ以外の場合、ステップ１８６へ進む。

ステップ１８４では、制御装置４１は、電気式膨張弁１４、１５の目標開度がすばやく実現されるようにゲインＧｔｍを設定する。ゲインＧｔｍは、電気式膨張弁１４、１５が実現可能な最高の速度に対応する。例えば、アクチュエータとしてステップモータが用いられる場合、１回の変化で得られるステップ変化の上限、例えば、ステップ／ｓｅｃが最大値に設定される。

ステップ１８５では、制御装置４１は、電気式膨張弁１４、１５の目標開度が実現されるようにゲインＧｆｂを設定する。ゲインＧｆｂは、電気式膨張弁１４、１５が安定的に実現可能な応答性に対応する。

ゲインＧｔｍは、ゲインＧｆｂ以上に設定されている。ステップ１８５は、電気式膨張弁１４、１５の開度をフィードバック制御するフィードバック制御部を提供する。フィードバック制御部は、電気式膨張弁１４、１５の安定的な挙動を実現するように設定されている。フィードバック制御部は、例えば、スーパーヒートまたはスーパークールを制御目標とするＰＩＤ制御によって実現可能である。ステップ１８４は、フィードバック制御部よりもすばやく電気式膨張弁１４、１５を全閉状態へ駆動するように応答を促進する応答促進部を提供する。ステップ１８４は、フィードバック制御部よりもすばやく電気式膨張弁１４、１５を直前開度へ駆動するように応答を促進する応答促進部を提供する。応答促進部は、電気式膨張弁１４、１５の開度を制御するゲインを調節する。

図６は、圧縮機１１のＯＮ／ＯＦＦと、電気式膨張弁１４、１５の制御ゲインと、制御対象であるスーパーヒート（ＳＨ）との挙動の一例を示す波形図である。縦軸は、圧縮機１１（ＣＯＭＰ）のＯＮ／ＯＦＦ、電気式膨張弁１４、１５の制御ゲインＧＡＩＮ、および、スーパーヒートＳＨを示す。横軸は、時間の経緯Ｔ（ｓｅｃ）を示す。時刻ｔ２１において、空調制御のために、圧縮機１１がＯＦＦ状態から、ＯＮ状態へ制御されている。時刻ｔ２２では、圧縮機１１が一時的にＯＮ状態からＯＦＦ状態に駆動されている。時刻ｔ２３では、圧縮機１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態へ、再度、自動的に、復帰している。

時刻ｔ２１の直後において、圧縮機１１の作動開始に伴って低圧Ｐｓが低下し、スーパーヒートは急速に上昇する。時刻ｔ２１直後の制御開始直後において、電気式膨張弁１４のゲインＧｆｂは、目標値ＴＧへのスーパーヒートの急速な応答を可能とする。スーパーヒートＳＨが目標値ＴＧに到達すると、ゲインＧｆｂは自動的に調節されてもよい。ゲインＧｆｂは、スーパーヒートＳＨが目標値ＴＧ近傍に維持される安定性を与える。

時刻ｔ２２において、制御装置４２により一時的にエンジン２が停止される。同時に、直前開度が記憶される。同時に、電気式膨張弁１４のゲインＧｔｍが与えられる。同時に、電気式膨張弁１４の目標開度が全閉にされる。ゲインＧｔｍは、電気式膨張弁１４の開度が目標とする全閉状態へ向けて急速に応答することを可能とする。この結果、制御装置４２により一時的にエンジン２が停止されると同時に電気式膨張弁１４が全閉状態へ制御される。

時刻ｔ２３において、制御装置４２によりエンジン２が自動的に始動される、同時に、直前開度が目標値として設定される。同時に、電気式膨張弁１４のゲインＧｔｍが与えられる。ゲインＧｔｍは、電気式膨張弁１４の開度が目標とする直前開度へ向けて急速に応答することを可能とする。この結果、制御装置４２によりエンジン２が再始動されると同時に電気式膨張弁１４が直前開度へ戻される。やがてフィードバック制御が開始されると、ゲインＧｔｍからゲインＧｆｂに戻される。

電気式膨張弁１４、１５は、エンジン２が、一時的に、しかも自動的に、停止されている間中、全閉状態におかれる。しかも、電気式膨張弁１４、１５はフィードバック制御されているが、フィードバック制御を上回る制御信号によって確実に全閉状態におかれる。このため、冷凍サイクル３の高低圧は、直前の作動状態に維持される。エンジン２が自動的に再始動されると、電気式膨張弁１４、１５は、直前の作動状態に戻される。しかも、電気式膨張弁１４、１５はフィードバック制御されているが、フィードバック制御を上回る制御信号によって確実に直前開度に戻される。このため、冷凍サイクル３の高低圧は、直前の作動状態から再び制御される。しかも、直前開度は、フィードバック制御の初期値を与えることになるから、フィードバック制御が安定して再開される。

第２実施形態
上記実施形態では、エンジン２が再起動されることによって、圧縮機１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えられると、同時に、電気式膨張弁１４、１５に直前開度を与えている。これに加えて、圧縮機１１の緩衝制御が加えられてもよい。

例えば、図７に示すフローチャートが用いられる。ステップ１７８に代えて、ステップ２７８が用いられる。ステップ２７８は、直前開度よりも大きい開度、すなわち、直前開度＋αを与える。ステップ２７８は、圧縮機１１が再起動されたときに電気式膨張弁１４、１５が全閉状態にあることを阻止する阻止部を提供する。ステップ２７８が与える大きめの開度は、圧縮機１１が再起動されたときに高圧が過度に上昇するのを防ぐ。圧縮機１１が再起動されたときの衝撃を弱めるために、直前開度よりも小さい開度が用いられてもよい。

また、ステップ２７８の後に、ステップ２９１の処理が加えられてもよい。ステップ２９１は、比較的大きい開度を遅延時間だけ与え続ける。このステップ２９１により与えられる遅延時間は、圧縮機１１が再起動される場合において、高圧が過度に上昇するのを防ぐ。例えば、圧縮機を再起動する際に、圧縮機の衝撃を緩和する程度に高圧の過度の上昇が防止される。

第３実施形態
上記実施形態では、圧縮機１１が一時的に停止される場合に、電気式膨張弁１４、１５の直前開度を記憶している。これに代えて、または加えて、圧縮機１１の運転再開に適した開度を直前開度として記憶するように信号処理部を設けてもよい。この場合、例えば、信号処理部は、冷凍サイクル３の挙動の安定を判定する。記憶部は、冷凍サイクル３の挙動が安定しているときの開度を直前開度として記憶する。

図８において、縦軸は、圧縮機１１（ＣＯＭＰ）のＯＮ／ＯＦＦ、電気式膨張弁１４、１５の開度（ＶＯＰ）、および、蒸発器における過熱度、すなわちスーパーヒート（ＳＨ）を示す。横軸は、時間の経緯Ｔ（ｓｅｃ）を示す。時刻ｔ３１において圧縮機１１が一時的に停止され、時刻ｔ３２において圧縮機１１が一時的な停止から再運転されている。

この実施形態では、図４または図７のフローチャートを利用可能である。ステップ１７４において、冷凍サイクル３の挙動の安定が判定される。冷凍サイクル３の挙動の安定は、電気式膨張弁１４、１５の開度の安定によって判定される。ステップ１７４では、例えば、開度の変動が所定の閾値ｄＶｔｈ以内であることが判定される。開度の変動が所定の閾値ｄＶｔｈ以内である場合、冷凍サイクル３の挙動は安定的であると判定される。さらに、ステップ１７４において、冷凍サイクル３の挙動が安定しているときの開度が直前開度として記憶される。ステップ１７４は、記憶部を提供するとともに、信号処理部を提供する。

この実施形態によると、冷凍サイクル３の挙動が安定している期間の開度が、直前開度として記憶される。このため、圧縮機１１が運転再開された後に、冷凍サイクル３の挙動が安定している状態を再現することができる。

他の実施形態
この明細書における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

上記実施形態では、高温系統４と低温系統５との両方を設けている。これに代えて、高温系統４または低温系統５だけを備えてもよい。例えば、低温系統５だけを設けて、冷房感の悪化を抑制してもよい。

上記実施形態では、圧縮機１１の運転再開に適した開度として、冷凍サイクル３の挙動が安定している期間における開度を直前開度として記憶している。これに代えて、または加えて、記憶部は、冷凍サイクルの挙動が安定している期間における開度の複数のサンプル値に基づいて、直前開度として記憶される値を計算してもよい。例えば、複数のサンプル値の平均値、中央値、なまし値（加重平均値）などを計算し、直前開度として記憶してもよい。

上記実施形態では、全閉状態および直前開度が実現されるように、ゲインＧｔｍとゲインＧｆｂとを切り換えている。これに代えて、電気式膨張弁１４、１５を制御するための信号を所定値にしてもよい。例えば、信号は、電気式膨張弁１４、１５を全閉状態に駆動する信号でもよい。また、信号は、電気式膨張弁１４、１５を直前開度に制御する信号でもよい。

上記実施形態では、エンジン２が再び始動されて、圧縮機１１が再び始動されると、電気式膨張弁１４、１５が全閉状態から、所定の開度へ制御される。これに代えて、圧縮機１１が始動される前に、電気式膨張弁１４、１５が全閉状態から、所定の開度へ制御されてもよい。電気式膨張弁１４、１５の全閉状態に起因する高圧の過度な上昇を防ぐ。

上記実施形態では、電気式膨張弁１４、１５として、単一の流路を開閉する電気式膨張弁１４、１５を例示した。これに代えて、複数の調節可能な流路を備えていてもよい。例えば、開閉可能な流路と、調節可能な流路とを併用することができる。このような電気式膨張弁は、流量を調節できる範囲を拡張することを可能とする。

上記実施形態では、電気式膨張弁１４、１５の制御について詳細に説明した。これに加えて、車両用空調装置１の送風機を連動して制御してもよい。例えば、圧縮機１１がＯＮ状態からＯＦＦ状態にされると同時に、送風機の送風量を減少させてもよい。また、圧縮機１１がＯＦＦ状態からＯＮ状態にされると同時に、送風機の送風量を、空調負荷に応じた風量に増加させてもよい。このような連動は、快適性を向上させる場合がある。また、このような連動は、高圧と低圧との圧力差の維持をより確実に、かつより長時間にする。

上記実施形態では、全閉状態にできる電気式膨張弁１４、１５が用いられる。これに代えて、多様な電気式膨張弁１４、１５を用いることができる。例えば、電気式膨張弁１４、１５は、開閉のみを行うための弁機構を備えることができる。

上記実施形態では、動力源としてエンジン２が用いられ、エンジン２により駆動される圧縮機１１が使用される。これに代えて、動力源は電動機、または車両に搭載された蓄電池でもよい。この場合、圧縮機１１は電動式の圧縮機とされ、車両用の蓄電池または高圧の電池によって駆動される。この場合にも、電動機は空調のための要請ではなく、アイドルストップあるいは騒音低減といった空調以外の外的な要請により停止される場合がある。エンジン２に代えて、電動機が強制的に停止される場合に、この実施形態は高圧と低圧を維持するから、再起動が容易になる。

上記実施形態では、一時的な停止であるか否かは、ステップ１７７によって判定される。一例として、動力源であるエンジン２が一時的に停止されることによって、圧縮機１１が一時的に停止される場合がある。一例として、エンジン２と圧縮機１１とを連動させる動力伝達系統に電磁クラッチを設け、電磁クラッチを連結状態から遮断状態に制御することによって、圧縮機１１が一時的に停止される場合がある。

ステップ１７７における一時的か否かの判定は、予め設定されている短期間のオフ状態を判定するために利用される。また、一時的か否かの判定は、圧縮機１１が再び起動された場合に、直前開度を利用可能か否かの判定でもある。一時的か否かの判定は、動力源の事情に起因する強制的な停止であるか否かの判定でもあると言える。典型的な例では、一時的か否かの判定では、空調状態に起因する停止は短時間のものであっても否と判定される場合がある。一時的な停止の語は、この明細書に述べられた複数の例を包含するものとして解されるべきである。

動力源が一時的に停止されているときでも、蓄熱または蓄冷が可能な熱的なバッファによって空調を維持可能である。一時的と呼ばれる期間は、蓄熱手段または蓄冷手段による補助的な空調の可能期間と同じか、蓄熱手段または蓄冷手段による補助的な空調の可能期間より短いことが望ましい。例えば、蓄熱手段または蓄冷手段として、蓄冷エバポレータ、冷房もしくは暖房のための水回路を設けることができる。例えば、蓄冷式冷房運転を実施する場合、蓄冷手段により冷房する期間は、動力源を停止することができる。また、蓄熱暖房運転を実施する場合、蓄熱手段により暖房する期間は、動力源を停止することができる。

動力源は、車両の走行用動力を供給するとともに、圧縮機１１の駆動力を供給する場合がある。この場合、一時的な期間は、走行用動力としての必要量を満足するための停止期間である。例えば、走行用のエンジンの駆動力により圧縮機１１を駆動する場合がある。

一例として、車両の加速のための動力を得るために、圧縮機１１への動力供給が一時的に停止（遮断（カット））される。つまり、必要な走行出力が大きく、圧縮機１１を駆動させる余力が得られないから、圧縮機１１への動力供給が停止される。この場合、一時的な停止か否かの判定は、空調用途以外への動力供給のための停止であるか否かの判定といえる。この場合、エンジンと圧縮機１１とは、例えばベルト式の動力伝達系統によって連結され、動力伝達系統は、電磁クラッチを備える。一時的な停止は、電磁クラッチを連結状態から遮断状態に制御することによって実行される。

他の一例として、エンジン２は、アイドルストップ制御を含む燃料消費を抑制するためのエンジン制御により停止される場合がある。この場合、燃料消費を抑制するためにアイドル時にエンジン２が停止されるから、圧縮機１１が停止される。他の一例として、コースティング走行と呼ばれるエンジン制御方式が採用されている車両形式が知られている。この場合、燃料消費を抑制するために安定走行時にエンジン２が停止されるから、圧縮機１１が停止される。これらの場合、一時的な停止か否かの判定は、燃料消費を抑制するための停止であるか否かの判定といえる。これらの例が、一時的な停止の語に含まれ得ると解されるべきである。

動力源は、電力により動力を発生する電動機が採用される場合がある。電動機は、車両の走行用動力、および／または圧縮機１１の動力を供給する場合がある。典型的な一例では、電動機によって圧縮機１１が駆動される場合がある。例えば、ハイブリッド車、プラグインハイブリッド車、または電気自動車と呼ばれる車両形式が知られている。これらの車両でも、動力源の事情に起因して、一時的に圧縮機１１の動力が停止される場合がある。

一例として、電池の残存電力量が低下する場合がある。この場合、電池電力の使用量を一時的に低下させるために、一時的に圧縮機１１の動力が停止される。車両が発電機を備える場合には、電池が充電される。他の一例として、電池の温度は、電池の性能維持のために望ましくない高温になる場合がある。この場合、電池を保護し冷却するため、圧縮機１１を駆動するための電池電力の使用を一時的に停止する。

動力源がエンジンまたは電動機によって提供される場合、空調負荷に応じて圧縮機１１の回転数が制御される場合がある。空調負荷が低い場合、圧縮機１１の回転数が低く制御される場合がある。この場合、圧縮機１１の回転数は、最低回転数にまで下がる場合がある。しかし、冷凍サイクル３内における潤滑油の循環量を確保するために、圧縮機１１の回転数は最低回転数より高いことが望ましい。そこで、圧縮機１１は、間欠的に運転される場合がある。この場合、圧縮機１１の動力は、一時的な運転と一時的な停止とを間欠的に繰り返す。この例でも、動力源は、空調状態に依存することなく、一時的に停止されているといえる。この場合、一時的な停止か否かの判定は、最小の空調能力を提供するための停止であるか否かの判定といえる。

１ 車両用空調装置、 ２ エンジン、 ３ 冷凍サイクル、
４ 高温系統、 ５ 低温系統、
１１ 圧縮機、 １２ 高温熱交換器 、
１３ 低温熱交換器、 １４、１５ 電気式膨張弁、
１６ 放熱器、 １７ レシーバ、 １８ 過冷却器、
２１、３１ 流路、 ２２、３２ ポンプ、
２３、２４、３３、３４ 熱交換器、 ４１、４２ 制御装置。

Claims (8)

1. 動力源からの動力供給が一時的に停止される圧縮機（１１）を有し、高温および／または低温を提供する冷凍サイクル（３）と、
   前記冷凍サイクルにより提供される高温および／または低温の熱的なバッファとして設けられた系統（４、５）と、
   前記冷凍サイクルに設けられ、完全に閉じる全閉状態にできる電気式膨張弁（１４、１５）と、
   前記圧縮機が一時的に停止されると前記電気式膨張弁を全閉状態に駆動する全閉駆動部（１７５）と、
   前記圧縮機が一時的に停止されると、直前における前記電気式膨張弁の直前開度を記憶する記憶部（１７４）と、
   前記圧縮機が再び起動されると、前記電気式膨張弁を前記直前開度に駆動する直前駆動部（１７８）と、
   一時的に停止された後か否かを識別し、前記圧縮機が一時的に停止された後に再び起動された場合のみ前記直前駆動部による駆動を許容する識別部（１７７）とを備える車両用空調装置。
2. 前記電気式膨張弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御部（１７９、１８５）と、
   前記フィードバック制御部よりもすばやく前記電気式膨張弁を前記直前開度へ駆動するように応答を促進する応答促進部（１８４）とを備える請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記電気式膨張弁の開度をフィードバック制御するフィードバック制御部（１７９、１８５）と、
   前記フィードバック制御部よりもすばやく前記電気式膨張弁を前記全閉状態へ駆動するように応答を促進する応答促進部（１８４）とを備える請求項１に記載の車両用空調装置。
4. 前記応答促進部（１８４）は、前記電気式膨張弁の開度を制御するゲインを調節する請求項２または請求項３に記載の車両用空調装置。
5. 前記系統は、前記冷凍サイクルの冷媒、および車室内の空気とは異なる媒体であって、前記冷凍サイクルにより提供される高温および／または低温を蓄えることにより前記バッファとして機能する請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用空調装置。
6. 前記圧縮機が一時的に停止されると、室内温度を調節するための高温および／または低温を前記系統が供給する請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両用空調装置。
7. 前記圧縮機は、一時的に停止される前記動力源により駆動される請求項１から請求項６のいずれかに記載の車両用空調装置。
8. 前記動力源は、エンジン（２）であり、アイドルストップ制御を含む燃料消費を抑制するためのエンジン制御により停止される請求項１から請求項７のいずれかに記載の車両用空調装置。

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