JP2010095158A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常高圧を抑制することができる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】圧縮機（３１）と、冷却用熱交換器（３２）と、減圧手段（３３）と、蒸発器（１６）と、蒸発器（１６）の冷媒入口側の冷媒流路を開閉する開閉手段（３４）と、運転時には、圧縮機（３１）をＯＮし、かつ、開閉手段（３４）を開とする一方、停止時には、圧縮機（３１）をＯＦＦし、かつ、開閉手段（３４）を閉とする制御手段（２７）とを備えた車両用空調装置であって、制御手段（２７）は、開閉手段（３４）により冷媒流路が閉じられた状態で圧縮機（３１）が稼動しないように、圧縮機（３１）をＯＦＦからＯＮに切り替える際の開閉手段（３４）の開タイミングまたは、圧縮機（３１）をＯＮからＯＦＦに切り替える際の開閉手段（３４）の閉タイミングを、圧縮機（３１）の切替タイミングとずらして制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用空調装置に関する。

従来より、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器が環状に接続されて構成される冷凍サイクルシステムを備えた車両用空調装置が知られている。例えば、特許文献１に記載される冷凍サイクルシステムでは、膨張弁と蒸発器の間に開閉弁としての電磁弁を有し、蒸発器と圧縮機との間には逆止弁を有している。そして、車両用空調装置が稼働中に、冷媒の洩れが検出されると、電磁弁を閉じ、圧縮機を停止することで、蒸発器から車室内側へ冷媒が洩れ出すことを最小限に留めるようにしている。

こうした冷凍サイクルシステムは、可燃性冷媒や乗員の健康に影響を及ぼす虞のある冷媒を使用する場合に、乗員保護の観点から適用されるものである。そのため、圧縮機の停止時（エアコンＯＦＦモード）には電磁弁で冷媒通路を閉鎖し、圧縮機の運転時（エアコンＯＮモード）にのみ電磁弁を開とし冷媒通路を開放するようにしている。
特開平１０−２１３３６５号公報

しかし、電磁弁を閉鎖したり開放したりする際に、電磁弁の開閉制御や圧縮機のＯＮ、ＯＦＦ切替制御に時間遅れが生じて、電磁弁が閉じられた状態で圧縮機が運転されると、冷媒圧力が瞬時に上昇し異常高圧となり、場合によっては緊急開放弁（リリーフバルブ）から冷媒が噴き出したり、異音がするため、冷媒能力不足や異音による不快感、潤滑オイル不足による圧縮機の故障を引き起こすといった問題が生じていた。

特に、昨今の環境規制により、ＣＯ_２冷媒を用いた場合には、冷媒圧力が７ＭＰａ（Ｇ）〜１２ＭＰａ（Ｇ）と従来冷媒（例えばＲ１３４ａ）よりも７〜１０倍高く、運転中の使用圧力が限界圧力に近いために、圧縮機を運転する際の異常高圧対策がさらに必要とされていた。

上記問題に鑑み、本発明は、異常高圧を抑制することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮し吐出する圧縮機（３１）と、圧縮機（３１）から吐出された冷媒を冷却する冷却用熱交換器（３２）と、冷却用熱交換器（３２）から流出された冷媒を減圧膨張させる減圧手段（３３）と、減圧手段（３３）によって減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１６）と、蒸発器（１６）の冷媒入口側の冷媒流路を開閉する開閉手段（３４）と、運転時には、圧縮機（３１）をＯＮし、かつ、開閉手段（３４）を開とする一方、停止時には、圧縮機（３１）をＯＦＦし、かつ、開閉手段（３４）を閉とする制御手段（２７）と、を備えた車両用空調装置であって、制御手段（２７）は、開閉手段（３４）により冷媒流路が閉じられた状態で圧縮機（３１）が稼動しないように、圧縮機（３１）をＯＦＦからＯＮに切り替える際の開閉手段（３４）の開タイミングまたは、圧縮機（３１）をＯＮからＯＦＦに切り替える際の開閉手段（３４）の閉タイミングを、圧縮機（３１）の切替タイミングとずらして制御することを特徴とする。

本構成によれば、圧縮機（３１）のＯＮ、ＯＦＦ切替タイミングと開閉手段（３４）の開閉タイミングとを意図的にずらすことで、開閉手段（３４）により冷媒流路が閉じられた状態で圧縮機（３１）が稼動されることがないようにしている。このため、冷媒圧力が急激に上昇して異常高圧となることを抑制できる。併せて、異常高圧に起因する異音や緊急開放弁（リリーフバルブ）からの冷媒噴き出しを防止することができる。

請求項２に記載の発明では、制御手段（２７）は、予め定めた所定時間（ｔ４−ｔ３、ｔ２−ｔ１）、圧縮機（３１）の出口側の圧力値、外気温度のうち少なくともいずれかの値に基づいて、開閉手段（３４）の開タイミングまたは閉タイミングを、圧縮機（３１）の切替タイミングとずらして制御することを特徴とする。

本構成によれば、例えば、予め定めた所定時間を、開閉手段（３４）や圧縮機（３１）の機械応答遅れを考慮した値に設定しておくことで、周知のタイマ機能により容易にタイミングをずらした制御を行うことができる。また、圧縮機（３１）の出口側の圧力値、すなわち高圧側圧力を見ることで、例えば、ＯＮ時であれば、開閉手段（３４）が開放されたことを確実に把握した上で圧縮機（３１）をＯＮすることができる。さらに、例えばＯＦＦ時において、圧縮機（３１）をＯＦＦした後、高圧側圧力が適当な値に下がるまでの時間は、外気温度によって異なってくるため、外気温度に応じてタイミングのずれ時間の長さを可変にすることで、より緻密な制御を行うことができる。

請求項３に記載の発明では、制御手段（２７）は、圧縮機（３１）をＯＮする場合には、開閉手段（３４）を開として冷媒流路を開放した後に圧縮機（３１）をＯＮすることを特徴とする。

本構成によれば、開閉手段（３４）の機械遅れも考慮し、冷媒流路が確実に開放されてから圧縮機（３１）を作動（ＯＮ）させているため、冷媒流路が閉鎖された状態で圧縮機（３１）が運転されることがないため、異常高圧を抑制することができる。

請求項４に記載の発明では、制御手段（２７）は、圧縮機（３１）をＯＦＦする場合には、圧縮機（３１）をＯＦＦした後に開閉手段（３４）を閉として冷媒流路を閉鎖することを特徴とする。

本構成によれば、圧縮機（３１）を確実に停止した後に開閉手段（３４）を閉とするため、冷媒流路が閉鎖された状態で圧縮機（３１）が運転されることがなく、冷媒圧力が急激に上昇して異常高圧となることを抑制できる。

また、例えば、開閉手段（３４）がパイロット式電磁弁により構成される場合には、閉弁状態にある開閉手段（３４）の入口と出口の差圧が大きくなるとプランジャを変位させるためのコイル推力が足りず、次の開制御時に開弁することができないという問題が生じる。これを解決するためには、コイル推力の増加、すなわちコイルの大型化が必要になり、搭載性能上良くないという問題があった。

しかし、本構成によれば、圧縮機（３１）をＯＦＦした後に時間差を持って開閉手段（３４）を閉とすることで、開閉手段（３４）が次に開弁可能な差圧まで冷媒圧力を低下させることができるため、次に開閉手段（３４）を開制御する際に、差圧が大きすぎて開弁できないといった問題を回避することができる。

請求項５に記載の発明では、開閉手段（３４）は、電磁弁であることを特徴とする。

本構成によれば、電磁弁によって開閉手段（３４）を好適に実施することができる。

請求項６に記載の発明では、開閉手段（３４）は、弁開度調節可能な電気式開閉弁であり、減圧手段（３３）は、電気式開閉弁と兼用されることを特徴とする。

本構成によれば、減圧手段（３３）を電気式開閉弁として兼用することで、部品点数を削減することができる。

請求項７に記載の発明では、冷媒は、ＣＯ_２であることを特徴とする。

ＣＯ_２冷媒は、圧縮機（３１）の出口側圧力（高圧側圧力）が臨界圧を超え、超臨界サイクルでの使用圧力がプロパンやブタン等の他の冷媒と比較して高く、サイクルの限界圧力に近い状態で運転されている。このため、異常高圧の問題が生じやすい。本構成によれば、ＣＯ_２冷媒が使用される車両用空調装置において、異常高圧を好適に抑制することができる。

請求項８に記載の発明では、冷媒が車室内へ洩れ出していることを検出する冷媒洩れ検出手段（２６）を有し、制御手段（２７）は、冷媒洩れ検出手段（２６）により冷媒洩れが検出された場合には、圧縮機（３１）をＯＮからＯＦＦに切り替えるとともに、圧縮機（３１）をＯＦＦした後、冷媒洩れが検出されない場合よりも短く設定された所定時間の経過後に開閉手段（３４）を閉じることを特徴とする。

確実に異常高圧を抑制したり、開閉手段（３４）の入口と出口との差圧を小さくしたりする点からは、圧縮機（３１）をＯＦＦした後適度な時間差をおいて開閉手段（３４）を閉じることが望ましい。しかし、車室内に冷媒が洩れ出している場合には、開閉手段（３４）をなるべく早く閉じて蒸発器（１６）への冷媒流入を抑える必要がある。

本構成によれば、冷媒洩れが発生している場合には、冷媒洩れが発生していない場合よりも圧縮機（３１）をＯＦＦした後開閉手段（３４）を閉じるまでの時間を短く設定しているため、蒸発器（１６）への冷媒流入を早期に遮断して冷媒洩れによる人体への影響を極力回避することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態である車両用空調装置を示す模式図である。図１に示すように、車室内（空調室内）を空調する車両用空調装置１は、内部に空気流路が形成される空調ケーシング１０を有し、この空調ケーシング１０内の空気上流側部位には、内外気切換装置１１が設けられている。内外気切換装置１１には、内気を導入するための内気導入口１２と外気を導入するための外気導入口１３とが開口形成されているとともに、これらの各導入口１２，１３を選択的に開閉する内外気切換ドア１４が設けられている。この内外気切換ドア１４を回動作動させることで、各導入口１２，１３を選択的に開閉するようになっている。

内外気切換装置１１の下流側部位には、両導入口１２，１３から吸入された空気を送風する送風機１５が配設されている。送風機１５は、ブロワモータＭ１により駆動される。送風機１５の空気下流側には、室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器１６が配設されている。

蒸発器１６の空気下流側には、空気を加熱するヒータコア１７が配設されている。このヒータコア１７は、走行用の車両エンジン１８の冷却水を熱源として空気を加熱している。蒸発器１６の下流側には、ヒータコア１７をバイパスするバイパス流路１９が形成され、ヒータコア１７の空気上流側には、ヒータコア１７を通る風量とバイパス流路１９を通る風量との風量割合を調節するエアミックスドア２１が配設されている。

そして、空調ケーシング１０の最下流側部位には、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフェイス吹出口２２と、車室内乗員の足元に空気を吹き出すためのフット吹出口２３と、フロントガラスの内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口２４とが形成されており、各吹出口２２〜２４の空気上流側部位には、吹出口モードを切り換える吹出口モード切換ドア２５ａ〜２５ｃが配設されている。

なお、上記蒸発器１６は、冷媒を蒸発させることにより冷凍能力を発揮する蒸気圧縮式冷凍サイクルＲｃ（以下、単に「冷凍サイクルＲｃ」と言う。）の低圧側の熱交換器である。

次に、冷凍サイクルＲｃ（冷媒としてＣＯ_２を使用）について説明する。図２は、本実施形態における冷凍サイクルを示す模式図である。図２に示すように、冷凍サイクルＲｃは、車両エンジン１８（図１参照）により電磁クラッチを介して駆動される圧縮機３１、放熱器３２、膨張弁３３、電磁弁３４、蒸発器１６、逆止弁３５が環状に接続されて構成されている。蒸発器１６の冷媒上流側（冷媒入口側の冷媒流路）に配置される膨張弁３３は、放熱器３２で放熱された冷媒の減圧手段である。

また、この膨張弁３３と蒸発器１６の冷媒入口との間に設けられる電磁弁３４は、冷媒流路を開閉する開閉弁（開閉手段）として機能し、通電時には開弁状態になるようにエアコンＥＣＵ２７により制御される。また、蒸発器１６の冷媒下流側（冷媒出口側の冷媒流路）に設けられる逆止弁３５は、冷媒を圧縮機３１側へのみ流通させて蒸発器１６への逆流を防止する。

冷凍サイクルＲｃを構成する機器のうち、圧縮機３１、放熱器３２、膨張弁３３、電磁弁３４、逆止弁３５は、車室より前方側のエンジンルーム内に搭載されており、蒸発器１６は車室内側に配設されている。

また、車室内（例えば、前側座席の下部）には、冷媒洩れ検出手段としてのＣＯ_２センサ２６が配置されている。このセンサとしては、例えば、赤外線吸収を利用したセンサを用いることができる。

さらに、車両用空調装置１は、図２に示すように、制御手段としてのエアコンＥＣＵ２７を有している。エアコンＥＣＵ２７は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ（いずれも図示略）等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。ＲＯＭ内には、空調制御のための制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。さらに、エアコンＥＣＵ２７は、周知のタイマ機能を備えている。

また、エアコンＥＣＵ２７には、内外気切換ドア１４、送風機１５、エアミックスドア２１、吹出口モード切換ドア２５ａ〜２５ｃ、圧縮機３１、膨張弁３３、電磁弁３４等が電気的に接続されている。そして、車両用空調装置１を作動させると、エアコンＥＣＵ２７は、圧縮機３１を駆動制御するとともに、送風機１５、各種ドア駆動用の各モータ（図示略）、膨張弁３３、電磁弁３４等の作動を制御するようになっている。

なお、本実施形態の電磁弁３４は、周知のパイロット式電磁弁として構成されており、パイロット弁体は、バネ等の弾性部材によって弁（冷媒流路）を閉じる向きに押圧されている。そして、コイルに通電することで可動鉄心（プランジャ）が吸引され、可動鉄心に接続されるパイロット弁体を介して本弁体を開閉するようになっている。したがって、電磁弁３４の入口側と出口側の圧力差（以下、単に「差圧」と言う。）が大きい場合には、パイロット弁体を吸引するために、より大きなコイル推力が要求されることになる。

上記構成の冷凍サイクルＲｃにおいて、まず、冷媒は圧縮機３１によって高温高圧に圧縮された後、吐出されて放熱器３２に導入される。そして、冷媒は、放熱器３２で外気と熱交換する。放熱器３２から吐出された冷媒は、膨張弁３３にて低圧の気液２相冷媒に減圧され、この減圧後の低圧冷媒を蒸発器１６において空調空気（内気あるいは外気）から吸熱して蒸発させるようになっている。蒸発器１６において蒸発した後の冷媒は、再度、圧縮機３１に吸入され、圧縮されるようになっている。

ところで、車両用空調装置１において、冷媒としてＣＯ_２（もしくは、プロパンやブタン等の可燃性流体、アンモニア）等の流体が用いられる場合には、冷凍サイクルＲｃにおいて冷媒洩れが発生すると、洩れた冷媒が車室内へ流入し、車室内の空気が汚染されて、車室内に居る人間に影響を与える虞がある。

蒸発器１６以外の部位で冷媒洩れが生じている場合は、冷媒はエンジンルーム内に洩れ出すため、車室内の乗員に直接的な影響はないものの、特に、車室内側に配設される蒸発器１６近傍で冷媒洩れが生じている場合には、人体への影響が懸念される。

そこで、本実施形態では、冷媒の車室内への洩れを最小限に止めるため、車室内のＣＯ_２センサ２６により冷媒洩れを検出した場合には、電磁弁３４を閉弁するとともに圧縮機３１の作動を停止するようにしている。

以下、本実施形態の要部であって、エアコンＥＣＵ２７が行う制御について詳細に説明する。図３は、電磁弁３４と圧縮機３１の制御状態および冷媒圧力を示すタイムチャートである。図３に示すように、例えば乗員のスイッチ操作により、エアコンの運転状態（以下、エアコンモードと言う。）がＯＮからＯＦＦに切り替えられると、エアコンＥＣＵ２７は、まず圧縮機３１へ停止信号を送り、圧縮機３１を停止する（ｔ＝ｔ１）。そして、圧縮機停止後、予め定めた所定時間（ｔ２−ｔ１であって、本実施形態では６秒）経過するまで電磁弁３４は開弁状態を保持し、所定時間（６秒）経過後に閉弁する（ｔ＝ｔ２）。また、エアコンモードがＯＦＦからＯＮに切り替えられると、エアコンＥＣＵ２７は、まず電磁弁３４を開弁し（ｔ＝ｔ３）、開弁後、予め定めた所定時間（ｔ４−ｔ３であって、本実施形態では０．５秒）経過後に圧縮機３１をＯＮする（ｔ＝ｔ４）。

このように、本実施形態では、エアコンモードをＯＮ→ＯＦＦ、ＯＦＦ→ＯＮと切り替える際に、電磁弁３４が閉じた状態で圧縮機３１が稼動（ＯＮ）されることがないように、圧縮機３１のＯＮ，ＯＦＦタイミングと電磁弁３４の開閉タイミングとをずらして、時間差（所定時間ｔ２−ｔ１、ｔ４−ｔ３）を設けている点が特徴である。以下、エアコンモードをＯＮからＯＦＦに切り替える際の制御、ＯＦＦからＯＮに切り替える際の制御の順に、それぞれ詳細に説明する。

（エアコンモードＯＮ→ＯＦＦ時の制御について）
図４は、エアコンＥＣＵ２７が実行する制御を説明するフローチャート（ＯＮ→ＯＦＦ時におけるフローチャート）である。

図４に示すように、まず、ステップＳ１１で、例えば乗員からのスイッチ操作によってエアコンモードがＯＮからＯＦＦに切り替えられたか否か判断する。エアコンモードがＯＮからＯＦＦに切り替えられた場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１２に進み、圧縮機３１の運転を停止し、タイマカウントをスタートする。次に、ステップＳ１３で６秒経過したか否かを判断する。６秒経過していない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）には、６秒経過するまでこの処理を繰り返す。

そして、圧縮機３１を停止してから６秒経過した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）には、ステップＳ１４で、電磁弁３４を閉弁する。なお、ステップＳ１１で、エアコンモードがＯＮからＯＦＦに切り替えられていない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）には、ステップＳ１５に進み、電磁弁３４の作動（開弁）を保持するとともに圧縮機３１の作動（ＯＮ状態）を保持する。

以上の制御フローにおいて用いられる、電磁弁３４の開閉信号条件について説明する。図５は、電磁弁３４の開閉信号条件（ＳＨＵＴ）を示す表である。図５において、入力側の「ＣＯ２Ｒ＿ＡＣ１」は、圧縮機３１の信号であり、「○」はＯＮ可能であることを示している。この信号は、種々のセンサ異常や圧力異常、冷媒洩れ等を総合的に判断して、圧縮機３１がＯＮして車両用空調装置１を可動させて良い状態にあるか否かを示している。なお、実際に圧縮機３１をＯＮするにあたっては、後述する条件（ＯＦＦ→ＯＮ時の制御説明、図８参照）に基づき、実際の圧縮機３１の出力信号Ｒ＿ＡＣ１＝「○」となったときに、圧縮機３１をＯＮする。

一方、ＣＯ２Ｒ＿ＡＣ１＝「×」は圧縮機３１をＯＦＦすることを示しており、この入力信号により（より詳細には、図８に示す出力信号Ｒ＿ＡＣ１＝「×」に基づき）、圧縮機３１は即座にＯＦＦされる。

また、入力側の「ＳＨＵＴ＿ＡＣＯＦＦ＿ＤＬＹ」は、圧縮機３１をＯＦＦしてから所定時間（本実施形態では６秒）電磁弁３４の開放を保持するための遅延入力信号であり、「１」は、圧縮機３１をＯＦＦしたのち６秒経過前であることを示し、「０」は、圧縮機３１をＯＦＦしたのち６秒経過したことを示している。さらに、出力側の「ＳＨＵＴ」は、電磁弁３４の最終出力を示しており、「○」は開弁を示し、「×」は閉弁を示している。

ここで、図６は、電磁弁３４の出力決定条件（ＳＨＵＴ＿ＡＣＯＦＦ＿ＤＬＹ）を説明する図である。ＣＯ２Ｒ＿ＡＣ１＝ＯＦＦ（＝×、圧縮機停止）となったらタイマカウントを開始し、６秒経過前までは、ＳＨＵＴ＿ＡＣＯＦＦ＿ＤＬＹ＝１となり、電磁弁３４は開弁状態のままとする（図５最下段に示す。）。そして、ｔ＿ＳＨＵＴ＝６．０（圧縮機停止後６秒）でＳＨＵＴ＿ＡＣＯＦＦ＿ＤＬＹ＝０となり、電磁弁３４を閉弁する。なお、タイマカウントは、次にＳＨＵＴ＝ＯＮ（電磁弁３４開弁）となったときにリセットする。

このように、エアコンモードをＯＦＦする場合には、「ＳＨＵＴ＿ＡＣＯＦＦ＿ＤＬＹ」に基づいて、図５の下から２段目に示すように、圧縮機３１のＯＦＦから６秒経過した場合に、電磁弁３４を閉弁するようにしている。

ここで、圧縮機３１をＯＦＦしてから電磁弁３４を閉じるまでの６秒は、圧縮機３１の機械遅れを考慮し確実に圧縮機３１が停止する時間と、電磁弁３４が次回の開弁時に、開弁が可能となる最低差圧まで差圧が低下する時間とを考慮して設定されている。

したがって、本制御によれば、図３においてｔ＝ｔ１〜ｔ２間の冷媒圧力の変動として示すように、圧縮機３１の停止不良（例えば、電磁弁３４が先に閉弁した場合）による異常圧力の発生を抑制することができる。特に、ＣＯ_２冷媒は、圧縮機３１の出口側の圧力値（高圧側圧力）が臨界圧を超え、超臨界サイクルでの使用圧力がプロパンやブタン等の他の冷媒と比較して高く、冷凍サイクルＲｃにおける限界圧力に近い状態で運転されている。このため、異常高圧の問題が生じやすい。本実施形態によれば、ＣＯ_２冷媒が使用される車両用空調装置１において、異常高圧を好適に抑制することができる。

さらに、圧縮機３１を停止した後６秒間は、圧縮機３１が停止した状態で電磁弁３４が開放されているため、電磁弁３４の入口側と出口側の差圧が徐々に小さくなっていき、概ね２〜４ＭＰａ（Ｇ）に低下する。これにより、次の開弁時に、差圧過大による電磁弁３４の開弁不良が生じることを確実に防止することができる。また、確実に開弁制御できるため、電磁弁３４を開弁する際のコイル推力を得るために弁自体を大型化させる必要もなく搭載性能悪化を引き起こす虞も回避することができる。

（エアコンモードＯＦＦ→ＯＮ時の制御について）
図７は、エアコンＥＣＵ２７が実行する制御を説明するフローチャート（ＯＦＦ→ＯＮ時におけるフローチャート）である。

図７に示すように、まず、ステップＳ２１で、例えば乗員からのスイッチ操作によってエアコンモードがＯＦＦからＯＮに切り替えられたか否か判断する。エアコンモードがＯＦＦからＯＮに切り替えられた場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）には、ステップＳ２２に進み、電磁弁３４を開放し、タイマカウントをスタートする。次に、ステップＳ２３で０．５秒経過したか否かを判断する。０．５秒経過していない場合（ステップＳ２３：ＮＯ）には、０．５秒経過するまでこの処理を繰り返す。

そして、電磁弁３４を開放してから０．５秒経過した場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）には、ステップＳ２４で、電磁弁の作動（開弁）を保持し、圧縮機３１の作動をＯＮする。なお、ステップＳ２１で、エアコンモードがＯＦＦからＯＮに切り替えられていない場合（ステップＳ２１：ＮＯ）には、ステップＳ２５に進み、電磁弁３４の作動（閉弁）を保持するとともに圧縮機３１の作動（ＯＦＦ状態）を保持する。

以上の制御フローにおいて用いられる、圧縮機３１の出力決定条件について説明する。図８は、圧縮機３１の出力決定条件（Ｒ＿ＡＣ１）を示す表である。図８において、入力側の「ＡＣ１＿ＳＨＵＴ＿ＤＬＹ」は、電磁弁３４を開弁してから所定時間（本実施形態では０．５秒）経過した後に圧縮機３１をＯＮするための遅延入力信号である。

ここで、図９は、圧縮機３１の出力決定条件（ＡＣ１＿ＳＨＵＴ＿ＤＬＹ）を説明する図である。ＳＨＵＴ＝ＯＮ（電磁弁３４開弁）となったら、タイマカウントを開始し、０．５秒経過前までは、ＡＣ１＿ＳＨＵＴ＿ＤＬＹ＝０となり、圧縮機３１はＯＦＦ状態のままとする（図８の表において、下から２段目に示す。）。そして、ｔ＿ＳＨＵＴ＝０．５（電磁弁開放後０．５秒）でＡＣ１＿ＳＨＵＴ＿ＤＬＹ＝１となり、圧縮機３１をＯＮする（図８の表において、最下段に示す。）。なお、タイマカウントは、次にＳＨＵＴ＝ＯＦＦ（電磁弁３４閉弁）またはＩＧ：ＯＦＦ（イグニションスイッチがＯＦＦ）となったときにリセットする。

ここで、電磁弁３４を開放してから圧縮機３１をＯＮするまでの０．５秒は、電磁弁開放の機械的遅れを考慮したものである。本制御によれば、冷媒流路が確実に開放されてから圧縮機３１をＯＮするようにしており、冷媒流路が閉鎖された状態で圧縮機３１が運転されることがないため、図３においてｔ＝ｔ３〜ｔ４間の冷媒圧力の変動として示すように、異常高圧を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態に係る、電磁弁３４の開閉信号条件（ＳＨＵＴ）を示す表である。なお、本実施形態では、第１実施形態と共通するものには第１実施形態と同様の符号を付しており、以下、第１実施形態との相違部分に着目して説明することとする。本実施形態では、エアコンモードをＯＮからＯＦＦに切り替える際に、圧縮機３１を停止した後電磁弁３４を閉じるまでの時間（第１実施形態では６秒）を、車室内への冷媒洩れがあるか否かに応じて異ならせている点が特徴である。以下、詳細に説明する。

図１０に示すように、本実施形態では、入力側の信号として、新たに「ＣＯ２＿ＬＥＡＫ＿Ｆ」（左から２列目）と、「ＳＨＵＴ＿ＣＯ２＿ＤＬＹ」（左から３列目）とを設けている。

「ＣＯ２＿ＬＥＡＫ＿Ｆ」は、ＣＯ_２センサ２６によって冷媒洩れが検出されたか否かを入力する信号であって、「１」は洩れがあることを示しており、「０」は洩れがないことを示している。「ＳＨＵＴ＿ＣＯ２＿ＤＬＹ」は、冷媒洩れがある場合において、圧縮機３１をＯＦＦしてから所定時間（本実施形態では１秒）電磁弁３４の開放を保持するための遅延入力信号である。そして、圧縮機３１の停止から１秒経過する前までは、ＳＨＵＴ＿ＣＯ２＿ＤＬＹ＝１となり、電磁弁３４を開弁状態のまま保持し、１秒経過後はＳＨＵＴ＿ＣＯ２＿ＤＬＹ＝０となって、電磁弁３４を閉弁する。

一方、冷媒洩れがない場合は、ＣＯ２＿ＬＥＡＫ＿Ｆ＝０であって、上記第１実施形態と同様の処理となる。したがって、圧縮機３１の停止後、６秒経過した後に電磁弁３４を閉弁する。

以上のように、本実施形態では、冷媒洩れがある場合とない場合とで場合分けをしており、冷媒洩れがある場合には、圧縮機３１の停止後１秒で電磁弁３４を閉じ、冷媒洩れがない場合には、圧縮機３１の停止後６秒で電磁弁３４を閉じるようにしている。すなわち、冷媒洩れが生じている場合には、冷媒洩れが生じていない場合と比較して短い時間で電磁弁３４を閉じるようにしている。

このように、異常高圧を抑制するための最低限の時間差（１秒）を設けつつ、なるべく早くに電磁弁３４（冷媒流路）を閉じることで、蒸発器１６（ひいては車室内）への冷媒流入を抑えることができ、冷媒洩れによる乗員への悪影響を回避することができる。

（その他の実施形態）
・ 上記各実施形態では、エアコンモードをＯＮからＯＦＦに切り替える際に、タイマカウントで電磁弁３４を閉弁する時間（６秒）を決定していたが、高圧側圧力（圧縮機３１の出口側の圧力）の圧力値（または圧力変化）に基づいて閉弁するタイミングを決定しても良い。例えば、図１１に示すように、圧縮機３１をＯＦＦした後、高圧側圧力が所定値（例えば７ＭＰａ（Ｇ））以下となったら閉弁することで、上記各実施形態と同様に異常高圧の発生と、差圧過大による電磁弁３４の開弁不良を確実に防止できる。また、圧力値とタイマ時間の両方の出力から閉弁タイミングを決定しても良い。

・ 上記各実施形態では、エアコンモードをＯＦＦからＯＮに切り替える際に、タイマカウントで圧縮機３１をＯＮするまでの時間を決定していたが、高圧側圧力（圧縮機３１の出口側の圧力）の圧力変化（または圧力値）に基づいてＯＮするタイミングを決定しても良い。例えば、図１２に示すように、電磁弁３４を開弁した（通電開始）後の圧力変化がマイナスαＭＰａ（Ｇ）以上となったら圧縮機３１をＯＮするように構成できる。

高圧側圧力を検出する圧力センサは、圧縮機３１の出口側に配置されており、電磁弁３４を開放したときには、電磁弁３４の入口側と出口側との圧力差がなくなり、高圧側圧力に変化が生じセンサ出力にも変動が見られる。この圧力変動（減圧変化）を読み取ることで、電磁弁３４が確実に開放したことが分かる。なお、αは、例えば２〜４ＭＰａ（Ｇ）に設定できる。

・ 上記各実施形態では、タイマカウントで一律に電磁弁３４を閉弁する時間（６秒）を決定していたが、外気温度または高圧側圧力の値に基づいて、閉弁時間を可変に設定するようにしても良い。例えば、図１３に示すように、外気温度または高圧側圧力の値が高いほど、電磁弁３４を閉弁するまでの時間（ＯＦＦ＿ＴＩＭＥ）が長くなるように設定することができる。

本来、乗員保護の観点から見ると、電磁弁３４の閉弁タイミングは早い方が蒸発器１６への冷媒供給が低減でき、より良いシステムである。しかし、サイクル保護（異常高圧防止や電磁弁３４の開弁不良回避）のために、上記各実施形態で詳述したように電磁弁３４の閉弁タイミングを圧縮機３１の停止から数秒遅らせている。このため、電磁弁３４を開いている間は蒸発器１６へ冷媒が流れ込んでしまい、蒸発器１６に不良がある場合などは車室内へ冷媒が洩れ出す虞がある。こうした問題をなるべく回避するため、本実施形態のように、外気温度または高圧側圧力に応じて閉弁タイミングまでの時間を最適化することで、乗員保護とサイクル保護を高い次元で両立させることができる。

・ 上記各実施形態では、開閉手段としてパイロット式の電磁弁３４を用いたが、その他、直動式の電磁弁や、弁開度調節可能な電気式膨張弁等により構成しても良い。なお、電気式膨張弁とする場合には、減圧手段としての膨張弁３３は、電気式膨張弁と兼用されることができ、部品点数を削減することができる。

・ 上記各実施形態では、ＣＯ_２冷媒を用いたが、プロパンやブタン等の可燃性流体、もしくはアンモニア等を用いてもよい。この場合、上記実施形態における放熱器３２は、適宜、凝縮器に代えて実施することができる。

・ 上記各実施形態では、圧縮機３１をＯＦＦしてから電磁弁３４を閉じるまでの所定時間を６秒（冷媒洩れがない場合）または１秒（冷媒洩れがある場合）とし、電磁弁３４を開放してから圧縮機３１をＯＮするまでの所定時間を０．５秒としたが、これらの所定時間は、電磁弁３４の構成（差圧の低下の度合い）や冷媒の種類等によって、適宜設定変更可能である。

本発明の一実施形態である車両用空調装置を示す模式図である。 本実施形態における冷凍サイクルを示す模式図である。 電磁弁と圧縮機の制御状態および冷媒圧力を示すタイムチャートである。 エアコンＥＣＵが実行する制御を説明するフローチャート（ＯＮ→ＯＦＦ時におけるフローチャート）である。 電磁弁の開閉信号条件（ＳＨＵＴ）を示す表である。 電磁弁の出力決定条件（ＳＨＵＴ＿ＡＣＯＦＦ＿ＤＬＹ）を説明する図である。 エアコンＥＣＵが実行する制御を説明するフローチャート（ＯＦＦ→ＯＮ時におけるフローチャート）である。 圧縮機の出力決定条件（Ｒ＿ＡＣ１）を示す表である。 圧縮機の出力決定条件（ＡＣ１＿ＳＨＵＴ＿ＤＬＹ）を説明する図である。 第２実施形態に係る、電磁弁の開閉信号条件（ＳＨＵＴ）を示す表である。 別の実施形態に係る、電磁弁の出力決定条件（ＳＨＵＴ＿ＡＣＯＦＦ＿ＤＬＹ）を説明する図である。 別の実施形態に係る、圧縮機の出力決定条件（ＡＣ１＿ＳＨＵＴ＿ＤＬＹ）を説明する図である。 別の実施形態に係る、外気温度もしくは高圧側圧力と、電磁弁を閉弁するまでの時間（ＯＦＦ＿ＴＩＭＥ）との関係を示す図である。

符号の説明

１ 車両用空調装置
１６ 蒸発器
２６ ＣＯ_２センサ（冷媒洩れ検出手段）
２７ エアコンＥＣＵ（制御手段）
３１ 圧縮機
３２ 放熱器（冷却用熱交換器）
３３ 膨張弁（減圧手段）
３４ 電磁弁（開閉手段）

Claims (8)

1. 冷媒を圧縮し吐出する圧縮機（３１）と、
   当該圧縮機（３１）から吐出された前記冷媒を冷却する冷却用熱交換器（３２）と、
   当該冷却用熱交換器（３２）から流出された前記冷媒を減圧膨張させる減圧手段（３３）と、
   前記減圧手段（３３）によって減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１６）と、
   前記蒸発器（１６）の冷媒入口側の冷媒流路を開閉する開閉手段（３４）と、
   運転時には、前記圧縮機（３１）をＯＮし、かつ、前記開閉手段（３４）を開とする一方、停止時には、前記圧縮機（３１）をＯＦＦし、かつ、前記開閉手段（３４）を閉とする制御手段（２７）と、を備えた車両用空調装置であって、
   前記制御手段（２７）は、前記開閉手段（３４）により前記冷媒流路が閉じられた状態で前記圧縮機（３１）が稼動しないように、前記圧縮機（３１）をＯＦＦからＯＮに切り替える際の前記開閉手段（３４）の開タイミングまたは、前記圧縮機（３１）をＯＮからＯＦＦに切り替える際の前記開閉手段（３４）の閉タイミングを、前記圧縮機（３１）の切替タイミングとずらして制御することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記制御手段（２７）は、予め定めた所定時間（ｔ４−ｔ３、ｔ２−ｔ１）、前記圧縮機（３１）の出口側の圧力値、外気温度のうち少なくともいずれかの値に基づいて、前記開閉手段（３４）の前記開タイミングまたは前記閉タイミングを、前記圧縮機（３１）の切替タイミングとずらして制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記制御手段（２７）は、前記圧縮機（３１）をＯＮする場合には、前記開閉手段（３４）を開として前記冷媒流路を開放した後に前記圧縮機（３１）をＯＮすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用空調装置。
4. 前記制御手段（２７）は、前記圧縮機（３１）をＯＦＦする場合には、当該圧縮機（３１）をＯＦＦした後に前記開閉手段（３４）を閉として前記冷媒流路を閉鎖することを特徴とする請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の車両用空調装置。
5. 前記開閉手段（３４）は、電磁弁であることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の車両用空調装置。
6. 前記開閉手段（３４）は、弁開度調節可能な電気式開閉弁であり、
   前記減圧手段（３３）は、前記電気式開閉弁と兼用されることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の車両用空調装置。
7. 前記冷媒は、ＣＯ_２であることを特徴とする請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の車両用空調装置。
8. 前記冷媒が車室内へ洩れ出していることを検出する冷媒洩れ検出手段（２６）を有し、
   前記制御手段（２７）は、前記冷媒洩れ検出手段（２６）により冷媒洩れが検出された場合には、前記圧縮機（３１）をＯＮからＯＦＦに切り替えるとともに、前記圧縮機（３１）をＯＦＦした後、冷媒洩れが検出されない場合よりも短く設定された所定時間の経過後に前記開閉手段（３４）を閉じることを特徴とする請求項１〜請求項７のうちいずれか一項に記載の車両用空調装置。

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