JP2000211351A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン停止などでコンプレッサが停止した
場合でも、効果的に冷風を作り出し、冷風を供給する。 【解決手段】 コンデンサ８およびリキッドタンク９の
上流と下流に電磁弁と、エバポレータ１０の下流に膨張
空間としてサブタンク１２とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用の空調装置
に関し、冷房効率の向上を図る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用の空調装置の冷房効率を向
上させる技術として、例えば、特開平５−３３２６２３
号公報に記載のものが知られている。この従来の空調装
置は、冷媒を加圧するコンプレッサと、コンプレッサか
らの高温高圧の液冷媒から低温高圧の液冷媒を得るコン
デンサと、低温高圧の液冷媒を膨張させる冷風を得るエ
バポレータとを備え、コンプレッサの出口からコンデン
サの入り口に向かって液冷媒が通過する管路をエバポレ
ータの管路に接触させて配置し、結露した低温の水滴に
より高温の液冷媒を冷却させる構造となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両用の空
調装置にあっては、エンジン停止などでコンプレッサが
停止した場合には、コンデンサやリキッドタンク，エバ
ポレータに凝縮していた冷媒は、車室内の空調に用いら
れることなく放置され、しばらくの後には、サイクル内
は平衝圧力となるというものであり、エアコンサイクル
中に凝縮した冷媒を有効に活用できていなかったという
問題があった。この問題は、上述の従来技術にあっても
解決することはできなかった。

【０００４】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたものであり、コンプレッサの停止前に凝縮
した冷媒を有効に用いることを可能として、冷房効率の
向上を図ることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明の空調装置は、冷媒が循環される管路に、液
状に凝縮された冷媒を霧状にするエキスパンションバル
ブと、このエキスパンションバルブの下流に設けられて
外部から熱を吸収して冷媒を気化させるエバポレータ
と、このエバポレータで気化された冷媒を加圧するコン
プレッサと、このコンプレッサの下流に配置されて気化
された冷媒の熱を外部に放出させて液化させるコンデン
サと、このコンデンサの下流に設けられて液化された冷
媒を蓄えるリキッドタンクと、が順に設けられた空調装
置において、前記コンデンサとコンプレッサとの間に管
路を開閉する第１電磁弁を設けるとともに、前記コンデ
ンサとエキスパンションバルブとの間に管路を開閉する
第２電磁弁を設け、かつ、各電磁弁の開閉を切り換える
コントローラーを設けた。また請求項２記載の発明にお
いては、前記第２電磁弁を、コンデンサとリキッドタン
クとの間に設けた。また請求項３記載の発明において
は、前記第２電磁弁を、リキッドタンクとエキスパンシ
ョンバルブとの間に設けた。また請求項４記載の発明に
おいては、前記管路のエバポレータとコンプレッサとの
間に、冷媒を膨張させるサブタンクを設け、前記管路か
らサブタンクへ冷媒が流入する状態と流入しない状態と
に切り換える切換弁を設けた。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。 （実施の形態１）図１は、実施の形態１を示す全体構成
図である。図１において、１４は冷媒が循環する管路で
ある。この管路１４の途中には、液状に凝縮された冷媒
を霧状にするエキスパンションバルブ１１と、このエキ
スパンションバルブ１１の下流に配置されて、外部から
熱を吸収して冷媒を気化させるエバポレータ１０と、こ
のエバポレータ１０の下流に配置され、気化された冷媒
を加圧するコンプレッサ１３と、このコンプレッサ１３
の下流に配置され、冷媒の熱を外部に放出させて冷媒を
液化させるコンデンサ８と、このコンデンサ８の下流に
配置され、液化された冷媒を蓄えるリキッドタンク９
と、が設けられている。

【０００７】また、前記コンプレッサ１３とコンデンサ
８との間には、管路１４を開閉させる第１電磁弁１が設
けられ、また、コンデンサ８とエキスパンションバルブ
１１との間には、管路１４を開閉させる第２電磁弁３が
設けられている。なお、第２電磁弁３を設ける位置は、
図１（ａ）に示すように、リキッドタンク９とエキスパ
ンションバルブ１１との間であってもよいし、同図
（ｂ）に示すように、コンデンサ８とリキッドタンク９
との間であってもよい。これら電磁弁１，３は、コント
ローラ１５により開閉切換が制御される。なお、コント
ローラ１５には、運転席近傍などの車室に配置されたリ
リーススイッチ１６が接続されている。このリリースス
イッチ１６は、人為的に投入するスイッチであり、投入
操作を行うと、タイマなどにより一定時間ＯＮになる。

【０００８】次に、コントローラ１５による制御の内容
を、図２のフローチャートにより説明する。まず、ステ
ップ１０１で、コンプレッサ１３の作動が停止したか否
かを判断し、ＹＥＳすなわち作動停止の場合はステップ
１０２に進み、ＮＯすなわち作動中の場合はこのステッ
プ１０１を繰り返す。ステップ１０２では、第１電磁弁
１と第２電磁弁３を閉じる。これにより、コンデンサ８
あるいはそれに加えてリキッドタンク９の［図１（ａ）
の構成の場合］内部の高圧の冷媒を、これら電磁弁１，
３の間に閉じこめることになる。閉じこめられた直後の
冷媒は高温高圧であり、時間経過とともに徐々に雰囲気
温に向けて低下する。エキスパンションバルブ１１より
も下流は、サイクル作動時は低温の冷媒であり、時間経
過後もコンデンサ８あるいはリキッドタンク９に閉じこ
められた冷媒に比べると、希薄な状態にある。

【０００９】ステップ１０３では、リリーススイッチ１
６がＯＮになったか否かを判断し、ＹＥＳすなわちリリ
ーススイッチ１６が投入された場合には、ステップ１０
４に進んで第２電磁弁３を開き、さらにステップ１０５
に進んでコンプレッサ１３の作動が開始されたか否かを
判定し、作動開始時にはステップ１０６に進んで第１電
磁弁１を開く。

【００１０】一方、ステップ１０３において、ＮＯすな
わちリリーススイッチ１６が投入されない場合には、ス
テップ１０７に進んで、コンプレッサ１３が作動を開始
したか否かを判定し、コンプレッサ１３が作動を開始し
た場合、ステップ１０９に進んで第１・第２電磁弁１，
３を開く。

【００１１】次に、実施の形態１の作動を説明する。本
実施の形態では、車両を停止させて一端エンジンを切っ
たり、あるいは空調装置の作動を停止してコンプレッサ
１３の作動を停止すると、ステップ１０１→１０２の流
れにより第１・第２電磁弁１，３が閉じられて、これら
電磁弁１，３の間に、高圧に凝縮された冷媒が閉じ込め
られる。なお、空調装置の作動中は、第１・第２電磁弁
１，３は開かれている。次に、エンジンあるいは空調装
置を再始動する場合、停止時間が短い時には、運転者な
どがリリーススイッチ１６を投入する操作を行う。この
リリーススイッチ１６の投入により第２電磁弁３が開か
れて（ステップ１０３→１０４の流れ）、コンデンサ８
あるいはリキッドタンク９に蓄えられていた凝縮された
高圧の冷媒が、圧力的に平衡になろうとしてエキスパン
ションバルブ１１を通り、エバポレータ１０に流れてい
く。この時、液冷媒がエキスパンションバルブ１１を通
ってエバポレータ１０内で気化することにより、コンプ
レッサ１３の作動を待つことなく、車室内に冷風を供給
することができる。さらに、コンプレッサ１３が作動を
開始すると、エバポレータ１０内に溜まった冷媒が強制
的に吸い出され、コンデンサ８とリキッドタンク９内に
溜まっていた冷媒が無駄なくエバポレータ１０内に送り
込まれることになる。なお、コンプレッサ１３が作動を
開始すると、第１電磁弁１が開かれて（ステップ１０５
→１０６の流れ）、高圧の冷媒がコンデンサ８に供給さ
れる。

【００１２】また、エンジンあるいは空調装置の停止時
間が長かった場合には、運転者などはリリーススイッチ
１６を投入することなく始動する。これによりコンプレ
ッサ１３が作動を開始すると、第１・第２電磁弁１，３
が開かれて（ステップ１０３→１０７→１０９）、従来
通りの作動が成される。

【００１３】以上説明したように、従来技術ではエンジ
ン停止などでコンプレッサが停止した場合、コンデンサ
８やリキッドタンク９で凝縮されていた冷媒は車室内の
空調に用いられることなく放置されていたが、本実施の
形態１にあっては、エンジンあるいはコンプレッサ１３
の停止時間が短い場合には、コンプレッサ１３が作動す
る前に、コンデンサ８やリキッドタンク９内の凝縮され
た冷媒をエバポレータ１０に送ってエバポレータ１０に
よる冷却を実行することができ、冷房効率の向上を図る
ことができるという効果が得られる。なお、第１・第２
電磁弁１，３の間に閉じ込める冷媒の量は、図１（ａ）
の構成の方が、リキッドタンク９を含む分だけ同図
（ｂ）よりも多く、それだけ冷房効率の向上を図ること
ができる。

【００１４】また、実施の形態１にあっては、リリース
スイッチ１６を運転席の近傍に設けることにより、コン
デンサ８およびリキッドタンク９内の冷媒を利用する場
合と利用しない場合とを切り換えができるもので、品質
向上を図ることができる。

【００１５】（実施の形態２）図３は、本発明の実施の
形態２を示す全体構成図である。この実施の形態２で
は、エバポレータ１０の下流にサブタンク１２を設け、
このサブタンク１２と管路１４との間に、サブタンク１
２へ冷媒が流入する状態と流入しない状態とに切り換え
る切換弁４を設けた。この切換弁４もコントローラ１５
により開閉が切り換えられる。なお、実施の形態１と同
様に、第２電磁弁３は、同図（ａ）に示すようにリキッ
ドタンク９とエキスパンションバルブ１１との間に設け
てもよいし、同図（ｂ）に示すようにコンデンサ８とリ
キッドタンク９との間に設けてもよい。

【００１６】次に、実施の形態２のコントローラ１５の
制御を図４のフローチャートにより説明する。ステップ
２０１では通常のエアコンの作動を行っている状態であ
り、この状態において切換弁４を開いたままとしてい
る。この場合、管路１４に冷媒の流れがあることから、
サブタンク１２内は低圧になっている。まず、ステップ
２０２で、コンプレッサ１３の作動が停止したか否かを
判断し、ＹＥＳすなわち作動停止の場合はステップ２０
３に進み、ＮＯすなわち作動中の場合はこのステップ２
０２を繰り返す。ステップ２０３では、第１電磁弁１と
第２電磁弁３と切換弁４とを閉じる。これにより、コン
デンサ８あるいはそれに加えてリキッドタンク９の［図
３（ａ）の構成の場合］内部の高圧の冷媒を、これら電
磁弁１，３の間に閉じこめることになるとともに、サブ
タンク１２内を低圧に保持する。ステップ２０４では、
リリーススイッチ１６がＯＮになったか否かを判断し、
ＯＮに切り替えられた場合には、ステップ１０５に進ん
で、第２電磁弁３ならびに切換弁４を開弁する。そし
て、続くステップ２０６で、コンプレッサ１３が作動を
開始したか否かを判定して、作動を介した場合にはステ
ップ２０７に進んで第１電磁弁１を開弁させる。

【００１７】なお、ステップ２０４において、リリース
スイッチ１６が投入されない場合には、ステップ２０８
に進んで、コンプレッサ１３が作動を開始したか否かを
判定し、作動開始時にはステップ２０９に進んで第１電
磁弁１，第２電磁弁３，切換弁４を開く。

【００１８】次に、実施の形態２の作動を説明する。こ
の実施の形態２にあっても、基本的には実施の形態１と
同様にコンデンサ８あるいはリキッドタンク９内の高圧
の凝縮冷媒を有効利用できるものであるが、この実施の
形態２にあっては、空調装置の作動中にサブタンク１２
内を低圧にし、コンプレッサ１３の停止とともに、切換
弁４を閉じてサブタンク１２内を低圧に保持し、リリー
ススイッチ１６がＯＮとなった時に切換弁４を開くこと
により、第１・第２電磁弁１，３の間に閉じ込めていた
冷媒を利用する際に、サブタンク１２の分だけ低圧側の
膨張空間を確保しており、より冷房効果が得られる。

【００１９】（実施の形態３）図５は、本発明の実施の
形態３を示す全体構成図である。実施の形態３の特徴
は、実施の形態２で示したサブタンク１２に吸引管路３
１を追加するとともに、この吸引回路３１に、冷媒の流
れる方向をサブタンク１２から管路１４の方向のみに規
制する逆止弁６を設け、さらに、管路１４のサブタンク
１２の下流に第２切換弁７を設けたことにある。なお、
図５（ａ）（ｂ）は、実施の形態１，２と同様に第２電
磁弁３の位置が異なる。

【００２０】また、図６は実施の形態３のコントローラ
１５のフローチャートである。図６において、ステップ
３０１では、コンプレッサ１３が作動しているか否かを
判断し、ＮＯすなわちコンプレッサ１３が作動していな
ければステップ３０８に進み、第１電磁弁１および第２
電磁弁３を開き、切換弁４を閉じ、第２切換弁７を閉じ
る。一方、ステップ３０１においてＹＥＳすなわちコン
プレッサ１３が作動していれば、ステップ３０２に進ん
で、第１電磁弁１および第２電磁弁３を開き、切換弁４
を閉じ、第２切換弁７を開く。このコンプレッサ１３の
駆動中は、サブタンク１２は、管路１４を冷媒が流通す
ることにより吸引回路３１により負圧で引かれ、サブタ
ンク１２内は、空調装置の作動中で最も低圧となった時
の圧力が保持される。

【００２１】続くステップ３０３では、コンプレッサ１
３が作動中から作動を停止したか否かを判定し、ＮＯす
なわち作動中は、ステップ３０３の判定を繰り返し、作
動停止時にはステップ３０４に進んで、第１電磁弁１お
よび第２電磁弁３を閉じるとともに、第２切換弁７を閉
じる。

【００２２】続くステップ３０５では、リリーススイッ
チ１６が投入されたか否か判定し、投入された場合はス
テップ３０６に進んで、第２電磁弁３を開弁するととも
に、切換弁４を開弁する。この時、第１・第２電磁弁
１，３の間に溜められていた凝縮されていた冷媒が、サ
ブタンク１２に引かれて膨張する。ステップ３０７で
は、コンプレッサ１３が作動を開始したか否かを判定
し、作動を開始した場合は、ステップ３０９に進んで、
第１電磁弁１を開き、切換弁４を閉じ、第２切換弁７を
開く。

【００２３】また、ステップ３０５でリリーススイッチ
１６が投入されない場合は、ステップ３１０に進んで、
コンプレッサ１３が作動しているか否かを判定し、作動
時にはステップ３１１に進んで、第１電磁弁１および第
２電磁弁３を開き、第２切換弁７を開く。

【００２４】以上説明したように、実施の形態３では、
サブタンク１２には、空調装置を作動させている間に最
も低圧となった圧力を保持して、サブタンク１２の吸引
力を高め、これにより膨張性能を向上させて冷房効果を
高めることができる。また、サブタンク１２に冷媒を流
す際に、第２切換弁７を閉じることによりコンプレッサ
１３に流れる冷媒をカットすることにより、冷房効果が
向上する。

【００２５】（実施の形態４）実施の形態４は、いわゆ
るターボタイマと呼ばれ、イグニッションスイッチをＯ
ＦＦとした後も、一定時間エンジンを駆動させるタイマ
を搭載した車両に適用したものであって、図７におい
て、１７は運転席近傍に設けられて運転者などにより人
為的に投入される制御スイッチ、１８は所定の高圧で投
入される圧力検出スイッチ、１９は所定の高温で投入さ
れる温度検出スイッチである。また、第２電磁弁３は、
他の実施の形態と同様に、同図（ａ）の位置に設けても
よいし、同図（ｂ）の位置に設けてもよい。

【００２６】図８はコントローラ１５のフローチャート
である。図外のエアコンスイッチおよびファンスイッチ
の投入を受けてこの流れをスタートして、まず、ステッ
プ４０１において、コンプレッサ１３を作動させる。続
くステップ４０２では、制御スイッチ１７がＯＮか否か
を判断し、ＯＮとなったらステップ４０３に進む。ちな
みに、この制御スイッチ１７は、運転者などが車両を停
車させる数十秒から数分程度前に投入するものである。

【００２７】ステップ４０３では、エバポレータ１０の
前流にある第２電磁弁３を閉じるとともに、切換弁４を
開き、さらに、第１タイマと第２タイマを起動させる。
続くステップ４０４では、圧力検出スイッチ１８がＯＮ
であるか否かを判定し、ＯＮである（圧力が所定圧以上
になっている）場合にはステップ４１０に進んでコンプ
レッサ１３を停止させる。一方、圧力検出スイッチ１８
がＯＦＦである場合にはステップ４０５に進んで、温度
検出スイッチ１９がＯＮであるか否かを判定し、ＯＮで
ある（冷媒温度が所定温度以上になっている）場合に
は、ステップ４１０に進み、一方、温度検出スイッチ１
９がＯＦＦの場合には、ステップ４０６に進んでコンプ
レッサ１３の作動を続行させる。続くステップ４０７で
は、エンジンが停止しているか否かを判定し、ターボタ
イマによりエンジンが停止した場合には、ステップ４１
１に移行し、第１タイマおよび第２タイマを停止させ、
コンプレッサ１３の作動を停止させ、切換弁４を閉弁さ
せるとともに第１電磁弁１を閉弁させ、さらに制御スイ
ッチ１７をＯＦＦにする。なお、このステップ４１１か
ら、図４に示す実施の形態２のフローチャートのステッ
プ２０４に移行する。ステップ４０７において、ターボ
タイマによりエンジンの駆動が続行されている場合は、
次のステップ４０８に移行し、ステップ４０８において
第１タイマのカウント終了を待って続くステップ４０９
において、第１タイマを停止させ、コンプレッサ１３を
停止させ、切換弁４を閉弁させるとともに第１電磁弁１
を閉弁させ、さらに、制御スイッチ１７をＯＦＦとし、
ステップ４１２に進む。

【００２８】ステップ４１２では、再びエンジンが停止
したか否かを判定し、停止した場合にはステップ４１５
に進んで、第２タイマを停止させ、図４のフローチャー
トのステップ２０４以降の流れに続く。一方、ステップ
４１２において、エンジンが駆動している場合は、エン
ジンが停止されなかったと判断して、ステップ４１３に
進んで、第２タイマのカウントの終了を待った後、ステ
ップ４１４に進んで、コンプレッサ１３を起動させ、か
つ、第１電磁弁１および第２電磁弁３を開弁させるとと
もに、切換弁４を開弁させ、さらに、第２タイマを終了
させるとともに制御スイッチ１７をＯＦＦとし、ステッ
プ４０１からの処理に戻る。なお、エアコンスイッチが
ＯＦＦにされた場合には、その時点で第１タイマおよび
第２タイマのカウントが停止され、かつ制御スイッチ１
７はＯＦＦとなる。

【００２９】実施の形態４にあっては、イグニッション
スイッチをＯＦＦとした後、ターボタイマによりエンジ
ンが駆動している間、これに連動してコンプレッサ１３
を作動させるとともに、第２電磁弁３を閉じ、切換弁４
を開弁させる。したがって、エバポレータ１０ならびに
サブタンク１２をよりいっそう希薄な状態とするととも
に、コンデンサ８あるいはリキッドタンク９に、よりい
っそうの多くの冷媒を凝縮させることができ、空調装置
を再起動させる際に、冷媒をより効果的に気化させるこ
とができ、これにより、冷房効果をさらに高めることが
できる。

【００３０】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られ
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におけ
る設計の変更などがあっても本発明に含まれる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明の空調装
置にあっては、エンジン停止などでコンプレッサが停止
した場合、凝縮された冷媒を第１電磁弁と第２電磁弁と
の間に保持し、次回の始動時に、従来全く利用されなか
ったコンデンサ内の冷媒を利用して冷風を供給すること
ができるものであり、冷房効率の向上を図ることができ
るという効果が得られる。さらに、管路のエバポレータ
とコンプレッサとの間に、冷媒を膨張させるサブタンク
と、前記管路からサブタンクへ冷媒が流入する状態と流
入しない状態とに切り換える切換弁を設ける事によっ
て、低圧側の膨張空間を確保する事ができ、より効果的
に冷風を作り出し、しかも冷風を供給できる時間を引き
伸ばす事ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示す全体構成図であ
る。

【図２】本発明実施の形態１に対応する電磁弁作動フロ
ーチャートである。

【図３】本発明の実施の形態２を示す全体構成図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態２に対応する電磁弁作動フ
ローチャートである。

【図５】本発明の実施の形態３を示す全体構成図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態３に対応する電磁弁作動フ
ローチャートである。

【図７】本発明の実施の形態４を示す全体構成図である

【図８】本発明の実施の形態４を示すコンプレッサの制
御フローチャートである

【符号の説明】

１ 第１電磁弁 ３ 第２電磁弁 ４ 切替弁 ６ 逆止弁 ７ 第２切替弁 ８ コンデンサ ９ リキッドタンク １０ エバポレータ １１ エキスパンションバルブ １２ サブタンク １３ コンプレッサ １４ 管路 １５ コントローラ １６ リリーススイッチ １７ 制御スイッチ １８ 圧力検出スイッチ １９ 温度検出スイッチ ３１ 吸引管路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒が循環される管路に、液状に凝縮さ
   れた冷媒を霧状にするエキスパンションバルブと、この
   エキスパンションバルブの下流に設けられて外部から熱
   を吸収して冷媒を気化させるエバポレータと、このエバ
   ポレータで気化された冷媒を加圧するコンプレッサと、
   このコンプレッサの下流に配置されて気化された冷媒の
   熱を外部に放出させて液化させるコンデンサと、このコ
   ンデンサの下流に設けられて液化された冷媒を蓄えるリ
   キッドタンクと、が順に設けられた空調装置において、 前記コンデンサとコンプレッサとの間に管路を開閉する
   第１電磁弁を設けるとともに、前記コンデンサとエキス
   パンションバルブとの間に管路を開閉する第２電磁弁を
   設け、かつ、各電磁弁の開閉を切り換えるコントローラ
   ーを設けたことを特徴とする空調装置。
2. 【請求項２】 前記第２電磁弁が、コンデンサとリキッ
   ドタンクとの間に設けられていることを特徴とする請求
   項１記載の空調装置。
3. 【請求項３】 前記第２電磁弁が、リキッドタンクとエ
   キスパンションバルブとの間に設けられていることを特
   徴とする請求項１記載の空調装置。
4. 【請求項４】 前記管路のエバポレータとコンプレッサ
   との間に、冷媒を膨張させるサブタンクが設けられ、 前記管路からサブタンクへ冷媒が流入する状態と流入し
   ない状態とに切り換える切換弁が設けられていることを
   特徴とする請求項１ないし３記載の空調装置。