JP2019156354A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房運転時に、冷媒が膨張弁を通過する際の異音の発生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】車両用空調装置は、コンプレッサ２１と、室外熱交換器２２と、膨張弁２４と、エバポレータ１１と、を有する冷媒回路１３と、冷却ファン２８と、を備えている。空調装置は、さらに、冷媒温度検出部と、車両環境温度検出部と、制御装置２０と、を備えている。冷媒温度検出部は、膨張弁２４に流入する冷媒の温度を検出する。車両環境温度検出部は、設置環境下の冷媒回路１３の外部の温度を検出する。制御装置２０は、冷房運転時に、冷媒温度検出部による検出冷媒温度と、車両環境温度検出部による検出外部温度との温度差が第１の設定温度差以下の場合に、室外熱交換器２２に対する冷却能力が低くなるように冷却ファン２８の速度を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、冷房機能を有する車両用空調装置に関するものである。

冷房機能を有する車両用空調装置は、冷媒が内部を循環する冷媒回路に、室内熱交換器であるエバポレータが設けられ、エバポレータ内を通過する冷媒と室内空気との間で熱交換を行う。冷媒回路は、冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサと、コンプレッサから吐出された冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、室外熱交換器で熱交換された冷媒を減圧する膨張弁と、膨張弁を通過した冷媒と室内空気との間で熱交換を行い、冷媒をコンプレッサに戻す上記のエバポレータと、を有している。また、室外熱交換器の近傍部には、室外熱交換器に送風を行う冷却ファンが配置され、冷房運転時の室外熱交換器の放熱を促すようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−６３０８５号公報

しかしながら、上記従来の車両用空調装置は、冷房運転時に、外気温の低下や車両走行速度の増加等によって冷媒回路の外部の温度が低下すると、冷却ファンによる送風とも相俟って室外熱交換器の出口部分の冷媒が過冷却され、冷媒回路内を循環する冷媒の流量が減少することがある。こうして冷媒回路内を循環する冷媒の流量が減少すると、コンプレッサでの冷媒の吐出圧力が低下し、室外熱交換器内の冷媒の圧力も低下してしまう。そして、室外熱交換器内の冷媒の圧力が低下すると、室外熱交換器の出口部分から膨張弁側に流れる液冷媒に湿り飽和蒸気が混在し、その湿り飽和蒸気が膨張弁を通過する際に、ユーザーに耳障りな異音を発生することがある。

そこで本発明は、冷房運転時に、冷媒が膨張弁を通過する際の異音の発生を抑制することができる車両用空調装置を提供しようとするものである。

本出願の一の発明に係る車両用空調装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本出願の一の発明に係る車両用空調装置は、冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ（例えば、実施形態のコンプレッサ２１）と、前記コンプレッサから吐出された冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器（例えば、実施形態の室外熱交換器２２）と、前記室外熱交換器で熱交換された冷媒を減圧する膨張弁（例えば、実施形態の膨張弁２４）と、前記膨張弁を通過した冷媒と空調空気との間で熱交換を行い、熱交換を終えた冷媒を前記コンプレッサに戻すエバポレータ（例えば、実施形態のエバポレータ１１）と、を有する冷媒回路（例えば、実施形態の冷媒回路１３）と、前記室外熱交換器に送風を行う冷却ファン（例えば、実施形態の冷却ファン２８）と、を備え、冷房運転時に、前記コンプレッサ、前記室外熱交換器、前記膨張弁、前記エバポレータの順で冷媒が循環する車両用空調装置において、前記膨張弁に流入する冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部（例えば、実施形態の第１温度センサ３１）と、設置環境下の前記冷媒回路の外部の温度を検出する車両環境温度検出部（例えば、実施形態の第２温度センサ３２）と、前記冷却ファンを含む各部を制御する制御装置（例えば、実施形態の制御装置２０）と、をさらに備え、前記制御装置は、冷房運転時に、前記冷媒温度検出部による検出冷媒温度と、前記車両環境温度検出部による検出外部温度との温度差が第１の設定温度差（例えば、実施形態の第１の設定温度差αＴ）以下の場合に、前記室外熱交換器に対する冷却能力が低くなるように前記冷却ファンの速度を制御することを特徴とする。

上記の構成により、冷房運転時に、外気温の低下や車両走行速度の増加等によって車両環境温度が低下し、検出冷媒温度と検出外部温度との温度差が第１の設定温度差以下になると、制御装置による制御により、冷却ファンの速度が減速される。これにより、室外熱交換器での冷媒の過大な冷却が抑制され、冷媒回路を流れる冷媒の流量の低下が抑制される。この結果、コンプレッサで圧縮されて室外熱交換器に送られる冷媒の圧力の低下が抑制され、室外熱交換器内での冷媒圧力が高く維持される。これにより、室外熱交換器の出口部分から膨張弁に送られる冷媒が湿り蒸気をほとんど含まない液冷媒の状態となり、冷媒が膨張弁を通過する際に異音が発生するのを抑制される。

上記の車両用空調装置は、前記室外熱交換器に流れ込む走行風の通路（例えば、実施形態の通風口２５）を開閉する開閉扉（例えば、実施形態のルーバー２６）をさらに備え、前記制御装置は、冷房運転時に、前記温度差が前記第１の設定温度差よりも小さい第２の設定温度差（例えば、実施形態の第２の設定温度差βＴ）を上回る場合に前記通路を開き、前記温度差が前記第２の設定温度差以下の場合に前記通路を閉じるように前記開閉扉を制御するようにしても良い。
この場合、冷房運転時に、検出冷媒温度と検出外部温度との温度差が第１の設定温度差以下になると、制御装置による制御により、冷却ファンの速度が減速される。このとき、検出冷媒温度と検出外部温度との温度差が第２の設定温度差を上回っていれば、走行風の通路は開閉扉によって開かれている。また、検出冷媒温度と検出外部温度との温度差が第２の設定温度差以下になると、制御装置による制御により、通路が開閉扉によって閉じられる。この結果、車両の走行時に走行風が冷媒回路の周囲に流れ込みにくくなり、走行風による室外熱交換器の過冷却が抑えられる。

また、本出願の他の発明に係る車両用空調装置は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。
即ち、本出願の他の発明に係る車両用空調装置は、冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサ（例えば、実施形態のコンプレッサ２１）と、前記コンプレッサから吐出された冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器（例えば、実施形態の室外熱交換器２２）と、前記室外熱交換器で熱交換された冷媒を減圧する膨張弁（例えば、実施形態の膨張弁２４）と、前記膨張弁を通過した冷媒と空調空気との間で熱交換を行い、熱交換を終えた冷媒を前記コンプレッサに戻すエバポレータ（例えば、実施形態のエバポレータ１１）と、を有する冷媒回路（例えば、実施形態の冷媒回路１３）と、前記室外熱交換器に送風を行う冷却ファン（例えば、実施形態の冷却ファン２８）と、を備え、冷房運転時に、前記コンプレッサ、前記室外熱交換器、前記膨張弁、前記エバポレータの順で冷媒が循環する車両用空調装置において、前記膨張弁に流入する冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出部（例えば、実施形態の圧力センサ３５）と、設置環境下の前記冷媒回路の外部の温度を検出する車両環境温度検出部（例えば、実施形態の第２温度センサ３２）と、前記冷却ファンを含む各部を制御する制御装置（例えば、実施形態の制御装置２０）と、をさらに備え、前記制御装置は、冷房運転時に、前記冷媒圧力検出部による検出冷媒圧力と、前記車両環境温度検出部による検出外部温度に対応した冷媒の飽和圧力との圧力差が第１の設定圧力差（例えば、実施形態の第１の設定圧力差αＰ）以下の場合に、前記室外熱交換器に対する冷却能力が低くなるように前記冷却ファンの速度を制御することを特徴とする。

上記の構成により、冷房運転時に、外気温の低下や車両走行速度の増加等によって車両環境温度が低下し、検出冷媒圧力と、検出外部温度に対応した冷媒の飽和圧力との圧力差が第１の設定圧力差以下になると、制御装置による制御により、冷却ファンの速度が減速される。これにより、室外熱交換器での冷媒の過大な冷却が抑制され、冷媒回路を流れる冷媒の流量の低下が抑制される。この結果、コンプレッサで圧縮されて室外熱交換器に送られる冷媒の圧力の低下が抑制され、室外熱交換器内での冷媒圧力が高く維持される。これにより、室外熱交換器の出口部分から膨張弁に送られる冷媒が湿り蒸気をほとんど含まない液冷媒の状態となり、冷媒が膨張弁を通過する際に異音が発生するのを抑制される。

上記の車両用空調装置は、前記室外熱交換器に流れ込む走行風の通路（例えば、実施形態の通風口２５）を開閉する開閉扉（例えば、実施形態のルーバー２６）をさらに備え、前記制御装置は、冷房運転時に、前記圧力差が前記第１の設定圧力差よりも小さい第２の設定圧力差（例えば、実施形態の第２の設定圧力差βＰ）を上回る場合に前記通路を開き、前記圧力差が前記第２の設定圧力差以下の場合に前記通路を閉じるように前記開閉扉を制御するようにしても良い。
この場合、冷房運転時に、検出冷媒圧力と、検出外部温度に対応した冷媒の飽和圧力との圧力差が第１の設定圧力差以下になると、制御装置による制御により、冷却ファンの速度が減速される。このとき、検出冷媒圧力と、検出外部温度に対応した冷媒の飽和圧力との圧力差が第２の設定圧力差を上回っていれば、走行風の通路は開閉扉によって開かれている。また、検出冷媒圧力と、検出外部温度に対応した冷媒の飽和圧力との圧力差が第２の設定圧力差以下になると、制御装置による制御により、通路が開閉扉によって閉じられる。この結果、車両の走行時に走行風が冷媒回路の周囲に流れ込みにくくなり、走行風による室外熱交換器の過冷却が抑えられる。

本発明によれば、冷房運転時に、外気温の低下や車両走行速度の増加等によって室外熱交換器の出口部分の冷媒が過冷却状態となるときに、室外熱交換器に対する冷却能力が低くなるように冷却ファンの速度が制御されるため、室外熱交換器から膨張弁側に流れる液冷媒に湿り飽和蒸気が混在するのを抑制することができる。したがって、本発明を採用した場合には、冷媒が膨張弁を通過する際の異音発生を抑制することができる。

本発明の第１実施形態の車両用空調装置を搭載した車両の概略構成図である。 本発明の第１実施形態の車両用空調装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態の車両用空調装置の冷媒回路の特性を説明するための圧力−比エンタルピー線図である。 本発明の第１実施形態の車両用空調装置の制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態の各温度差ΔＴｆに対応する冷却ファン及び開閉扉の制御状態を示した図である。 本発明の第２実施形態の車両用空調装置の制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の各圧力差ΔＰｆに対応する冷却ファン及び開閉扉の制御状態を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
最初に、図１〜図５を参照して第１実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の車両用空調装置１０(以下、「空調装置１０」と呼ぶ。)を搭載した車両１の前部の概略構成を示す図である。なお、図１には、車両１の前方を指す矢印ＦＲと、車両１の上方を指す矢印ＵＰが記されている。また、図２は、本実施形態の空調装置１０の概略構成を示す図である。
図１に示すように、車両１の前部のエンジンルーム２内には、車両駆動用のエンジン３が搭載され、エンジン３の前方には、エンジン３内を流れる冷却液を冷却するためのラジエータ４が配置されている。エンジン３とラジエータ４とは、冷却液配管５ａ，５ｂによって接続されている。一方の冷却液配管５ｂには、冷却液を送給するためのウォータポンプ６が介装されている。なお、図１中の符号７は、一方の冷却液配管５ｂの中途部と他方の冷却液配管５ａの中途部とを接続するバイパス通路であり、符号８は、冷却液温度に応じてバイパス通路７を開閉するサーモスタットである。

車両１には、図２に示す空調装置１０が搭載されている。空調装置１０は、暖房用の室内熱交換器であるヒータコア９と、冷房用の室内熱交換器であるエバポレータ１１と、を備えている。ヒータコア９は、分岐配管３０ａ，３０ｂを通してエンジン３側の冷却液配管５ａ，５ｂ（図１参照）に接続されている。本実施形態の空調装置１０は、エンジン３の熱（エンジン３を通過した冷却液の熱）を利用して暖房を行う。

空調装置１０は、空調ユニット１２と、冷房用の冷媒回路１３と、暖房用の温熱回路１４と、を有している。冷媒回路１３は上記のエバポレータ１１を含む回路であり、温熱回路１４は、上記のヒータコア９と分岐配管３０ａ，３０ｂを含む回路である。
空調ユニット１２は、空調空気が流通するダクト１５と、このダクト１５内に収容されたブロワ１６と、エバポレータ１１と、エアミックスドア１７と、ヒータコア９と、を備えている。

ダクト１５は、空調空気の流通方向における上流側に位置する空気取込口１８、及び下流側に位置する空気吹き出し口１９を有している。そして、ブロワ１６、エバポレータ１１、エアミックスドア１７、及び、ヒータコア９は、空調空気の流通方向の上流側から下流側に向けてこの順で配置されている。

ブロワ１６は、例えば制御装置２０による制御により印加される駆動電圧に応じて駆動し、空気取込口１８を通してダクト１５内に取り込まれた空調空気（内気及び外気の少なくとも一方）を、下流側に向けて送出する。

エバポレータ１１は、内部に流入した低圧の冷媒と周囲を通過する空調空気（ダクト１５内を流れる空気）との間で熱交換を行い、冷媒が蒸発する際の潜熱によって、エバポレータ１１の周囲を通過する空調空気を冷却する。
また、ヒータコア９は、エンジン３を通過した高温の冷却液によってヒータコア９の周囲を通過する空調空気を加熱する。

エアミックスドア１７は、制御装置２０による制御により駆動する図示しない駆動手段によって回動可能とされる。具体的に、エアミックスドア１７は、ダクト１５内のうち、ヒータコア９に向かう通風経路（加熱経路）を開放する加熱位置と、加熱経路を迂回する通風経路を開放する冷却位置と、の間で回動する。

冷媒回路１３は、コンプレッサ２１と、室外熱交換器２２と、受液器２３と、膨張弁２４と、エバポレータ１１と、を備え、これらが配管によって接続されている。
コンプレッサ２１は、電力やエンジン動力によって駆動され、低圧の気体冷媒を圧縮して吐出する。

室外熱交換器２２は、コンプレッサ２１から吐出された高温・高圧の気体冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器２２は、図１に示すように、エンジン３やラジエータ４よりも車両前方側に配置されている。室外熱交換器２２の前方には、車両走行時に走行風を室外熱交換器２２方向に取り込むための通風口２５（通路）が設けられている。通風口２５には、回動可能な複数のルーバー２６（開閉扉）を備えたシャッター装置２７が設置されている。シャッター装置２７は、複数のルーバー２６を操作する図示しないアクチュエータを備え、そのアクチュエータによる操作によって通風口２５を開閉する。シャッター装置２７のアクチュエータは制御装置２０によって制御される。また、室外熱交換器２２の後方には、室外熱交換器２２に送風を行うための冷却ファン２８が設置されている。

受液器２３は、室外熱交換器２２の出口部分に接続され、室外熱交換器２２から流出した冷媒を気体と液体とに分離して液体冷媒を膨張弁２４側に供給する。膨張弁２４は、受液器２３を介して室外熱交換器２２から流入した液冷媒を減圧して膨張させる。膨張弁２４を通過した冷媒は湿り飽和蒸気となる。
エバポレータ１１は、膨張弁２４を通過した冷媒と空調ユニット１２内の空調空気との間で熱交換を行い、熱交換を終えた冷媒をコンプレッサ２１に戻す。エバポレータ１１では、湿り飽和蒸気の状態の冷媒が周囲から熱を奪って気体に変化する。エバポレータ１１を通過した冷媒は、気体冷媒となってコンプレッサ２１に吸入される。

冷媒回路１３のうちの受液器２３と膨張弁２４の間の配管内には、膨張弁２４に流入する冷媒の温度を検出するための第１温度センサ３１（冷媒温度検出部）が設けられている。第１温度センサ３１は、配管内の膨張弁２４の入口近傍部に配置されている。第１温度センサ３１で検出された検出結果（検出信号）は、制御装置２０に入力される。
また、冷媒回路１３の外部には、車両１内における冷媒回路１３の設置環境下の温度（冷媒回路１３の外部の温度）を検出するための第２温度センサ３２（車両環境温度検出部）が設けられている。第２温度センサ３２で検出された検出結果（検出信号）は、制御装置２０に入力される。

制御装置２０は、冷房運転時に、第１温度センサ３１と第２温度センサ３２の検出信号を受けて冷却ファン２８の回転速度と、シャッター装置２７のルーバー２６の開閉状態とを制御する。
制御装置は２０は、冷房運転時に、第１温度センサ３１による検出温度（検出冷媒温度）と、第２温度センサ３２による検出温度（検出外部温度）とを比較する。制御装置２０は、第１温度センサ３１と第２温度センサ３２の検出温度差を求め、検出温度差が第１の設定温度差αＴを上回る場合には、ルーバー２６によって通風口２５を開状態とし、その状態で冷却ファン２８を予め設定された標準速度で運転する。そして、検出温度差が第１の設定温度差αＴ以下の場合には、室外熱交換器２２に対する冷却能力が低くなるように、冷却ファン２８の回転速度を減速させる。冷却ファン２８の回転速度は、前記温度差に応じた割合で減速される。

また、制御装置２０は、冷房運転時に、第１温度センサ３１と第２温度センサ３２の検出温度差が、第１の設定温度差αＴよりも小さい第２の設定温度差βＴ以下の場合に、冷却ファン２８の回転速度を最小回転速度とし、かつ、ルーバー２６によって通風口２５を閉状態とする。なお、ルーバー２６は、第２の設定温度差βＴを上回るときに開状態とされ、第２の設定温度差βＴ以下になったときに閉状態とされる。

本実施形態の空調装置１０は、冷房運転時に、外気温の低下や車両走行速度の増加等によって車両環境温度が低下したときに、室外熱交換器２２内での冷媒の過冷却によって冷媒回路１３内を循環する冷媒の流量が低下し、それによってコンプレッサ２１の吐出圧力が低下するのを抑制する。

図３は、本実施形態の空調装置１０の圧力−比エンタルピー線図である。
図３において、Ａは、膨張弁２４を通過してエバポレータ１１に流入するときの冷媒の状態を示し、Ｂは、エバポレータ１１を通過してコンプレッサ２１に吸入されるときの冷媒の状態を示す。また、Ｃは、コンプレッサ２１で加圧されて室外熱交換器２２に流入するときの冷媒の状態を示し、Ｄは、室外熱交換器２２を通過して膨張弁２４に流入するときの冷媒の状態を示す。図３のＡからＢまでの間は、エバポレータ１１に流入した低温・低圧の冷媒の湿り飽和蒸気が空調空気から吸熱することで気体冷媒に次第に変化する。図３のＢからＣまでの間は、気体冷媒がコンプレッサ２１によって加圧されることで高温・高圧の気体冷媒となる。図３のＣからＤまでの間は、高温・高圧の気体冷媒が室外熱交換器２２で放熱されて、高圧の湿り飽和蒸気に変化した後に高圧の液冷媒に変化する。図３のＤからＡまでの間は、液冷媒が膨張弁２４を通過することで低温・低圧の湿り飽和蒸気に変化する。

ここで、冷房運転時に、室外熱交換器２２を通過する冷媒が過冷却状態にならない通常の状況では、室外熱交換器２２内の冷媒の圧力は、図３のＣ−Ｄのように充分に高く維持されている。このため、室外熱交換器２２を通過した図３のＤの状態では液冷媒の状態となり、冷媒中には湿り蒸気がほとんど混入しない。したがって、室外熱交換器２２から出た冷媒が膨張弁２４を通過する際には、膨張弁２４において異音を発生しない。
これに対し、冷房運転時に、外気温度の低下等によって室外熱交換器２２を通過する冷媒が過冷却状態になると、冷媒回路１３内を通過する冷媒の流量が低下し、コンプレッサ２１の吐出圧力が、図３のＣよりも低いＣ´の圧力となる。そして、図３中のＣ´−Ｄ´で示す室外熱交換器２２内の圧力も通常時のＣの圧力よりも低いＣ´の圧力となる。このため、室外熱交換器２２を通過した図３のＤ´の状態では、湿り蒸気の状態の冷媒が混入してしまう。本実施形態の空調装置１０では、上記の制御装置２０による制御によってコンプレッサ２１の吐出圧力（室外熱交換器２２の内部の圧力）が充分に高いＣの圧力に維持されるようにしている。

つづいて、図４のフローチャートを参照して、本実施形態の空調装置１０の制御の一例について説明する。
空調装置１０が始動すると、制御装置２０は、ステップＳ１０１において、冷却ファン２８とシャッター装置２７を標準状態で制御する。即ち、ステップＳ１０１では、冷却ファン２８は予め設定された標準速度で運転され、シャッター装置２７のルーバー２６は開状態とされる（通風口２５を開く）。

ステップＳ１０２では、制御装置２０は、第２温度センサ３２で検出した検出外部温度Ｔamと、第１温度センサ３１で検出した検出冷媒温度Ｔexを読み込む。
つづく、ステップＳ１０３では、制御装置２０は、検出冷媒温度Ｔexと検出外部温度Ｔamの温度差ΔＴfを求め、その温度差ΔＴfがいずれの温度差の領域にあるかを判定する。温度差ΔＴfが第１の設定温度差αＴよりも大きいときには、ステップＳ１０４に進み、温度差ΔＴfが第１の設定温度差αＴ以下で、かつ第２の設定温度差βＴよりも大きいときには、ステップＳ１０５に進む。また、ステップＳ１０３において、温度差ΔＴfが第２の設定温度差βＴ以下のときには、ステップＳ１０６に進む。
ステップＳ１０４に進んだ場合には、制御装置２０が冷却ファン２８とシャッター装置２７を標準状態で制御する。そして、つづくステップＳ１０７では、空調装置１０に停止指令が入力されたか否かを判断する。このとき、停止指令が入力された場合には、処理を終了し、停止指令が入力されない場合には、ステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０３からステップＳ１０５に進んだ場合には、制御装置２０が冷却ファン２８を減速制御する。制御装置２０による冷却ファン２８の減速制御は、例えば、温度差ΔＴfの範囲に応じて冷却ファン２８の速度を減速させる。
ステップＳ１０３からステップＳ１０６に進んだ場合には、制御装置２０は、冷却ファン２８を予め設定された最小回転速度（ＭＩＮ）に制御するとともに、シャッター装置２７のルーバー２６を閉状態に切り換える。
なお、図４のフローチャートでは、温度差ΔＴfが第２の設定温度差βＴ以下のときに、冷却ファン２８を予め設定された最小回転速度（ＭＩＮ）に制御するとともに、シャッター装置２７のルーバー２６を閉状態に切り換えている（ステップＳ１０６）が、まず冷却ファン２８を減速制御した後で、温度差ΔＴfが設定値よりも上がらない場合にのみ、シャッター装置２７のルーバー２６を閉状態に切り換えるようにしても良い。

図５は、温度差ΔＴfの範囲と、その範囲に対応する冷却ファン２８の回転速度と、シャッター装置２７のルーバー２６の開閉状態の関係の一例を示した図である。図５に示す例の場合、温度差１０degが第１の設定温度差αＴとされ、温度差３degが第２の設定温度差βＴとされている。検出した温度差ΔＴfが１０deg（第１の設定温度差αＴ）を上回る場合には、冷却ファン２８は標準状態の速度（ＭＡＸ）に制御され、検出した温度差ΔＴfが１０deg以下の場合には、検出した温度差ΔＴfが小さくなるにつれて冷却ファン２８の回転速度が次第に小さくなるように、区分に応じて標準状態の速度（ＭＡＸ）の７０％、５０％、３０％の各速度に制御される。この間、シャッター装置２７のルーバー２６は、制御装置２０による制御によって開状態に維持される。

以上のように、本実施形態の空調装置１０は、冷房運転時に、外気温の低下や車両走行速度の増加等によって室外熱交換器２２の出口部分の冷媒が過冷却状態となるときに、室外熱交換器２２に対する冷却ファン２８の冷却能力が低くなるように、制御装置２０が冷却ファン２８の速度を制御する。本実施形態では、第１温度センサ３１による検出冷媒温度と、第２温度センサ３２による検出外部温度の温度差ΔＴfを制御装置２０が監視し、温度差ΔＴfが第１の設定温度差αＴ以下の場合に、制御装置２０が冷却ファン２８の回転速度を減速させる。したがって、本実施形態の空調装置１０を採用した場合には、室外熱交換器２２から膨張弁２４側に流れる液冷媒に湿り飽和蒸気が混在するのを抑制することができ、冷媒が膨張弁２４を通過する際の異音発生を抑制することができる。

また、本実施形態の空調装置１０は、ルーバー２６を有するシャッター装置２７を備え、冷房運転時に、検出した温度差ΔＴfが第１の設定温度差αＴよりも小さい第２の設定温度差βＴを上回る場合に通風口２５を開き、検出した温度差ΔＴfが第２の設定温度差βＴ以下の場合に通風口２５を閉じるようにシャッター装置２７（ルーバー２６の開閉）を制御する。したがって、本実施形態の空調装置１０を採用した場合には、外気温度が低い状況下で車両が高速で走行しているときであっても、室外熱交換器２２による冷媒の過冷却を抑制することができ、冷媒が膨張弁２４を通過する際の異音発生を抑制することができる。

つづいて、図６，図７に示す第２実施形態について説明する。なお、空調装置の全体構成は、図２を参照して説明する。
本実施形態の空調装置は、基本的な構成は第１実施形態の空調装置とほぼ同様とされているが、冷媒回路１３の配管内の膨張弁２４の入口近傍部に、第１温度センサ３１（冷媒温度検出部）に代えて、圧力センサ３５（冷媒圧力検出部）が設けられている点が大きく異なっている。圧力センサ３５は、冷媒回路１３において、膨張弁２４に流入する冷媒の圧力を検出する。

本実施形態の制御装置２０は、冷房運転時に、圧力センサ３５と第２温度センサ３２の検出信号を受けて冷却ファン２８の回転速度と、シャッター装置２７のルーバー２６の開閉状態とを制御する。
制御装置は２０は、冷房運転時に、圧力センサ３５による検出圧力（検出冷媒圧力）と、第２温度センサ３２による検出温度（検出外部温度）に対応した冷媒の飽和圧力とを比較する。制御装置は２０は、圧力センサ３５による検出圧力と、第２温度センサ３２による検出温度に対応した冷媒の飽和圧力との圧力差ΔＰfを求め、この圧力差ΔＰfが第１の設定圧力差αＰを上回る場合には、ルーバー２６によって通風口２５を開状態とし、その状態で冷却ファン２８を予め設定された標準速度で運転する。そして、圧力差ΔＰfが第１の設定圧力差αＰ以下の場合には、制御装置２０は、室外熱交換器２２に対する冷却ファン２８の冷却能力が低くなるように、冷却ファン２８の回転速度を減速させる。冷却ファン２８の回転速度は、前記圧力差ΔＰfに応じた割合で減速される。

また、制御装置２０は、冷房運転時に、圧力センサ３５で検出した検出冷媒圧力と、第２温度センサ３２で検出した検出外部温度に対応した冷媒の飽和圧力との圧力差ΔＰfを求める。そして、制御装置２０は、求めた圧力差ΔＰfが第１の設定圧力差αＰよりも小さい第２の設定圧力差βＰ以下の場合に、冷却ファン２８の回転速度を最小回転速度（ＭＩＮ）とし、かつ、ルーバー２６によって通風口２５を閉状態とする。ルーバー２６は、第２の設定圧力差βＰを上回るときには開状態とされ、第２の設定圧力差βＰ以下になったときには閉状態とされる。

図６のフローチャートを参照して、本実施形態の空調装置の制御の一例について説明する。
空調装置が始動すると、制御装置２０は、ステップＳ２０１において、冷却ファン２８とシャッター装置２７を標準状態で制御する。ステップＳ２０１では、冷却ファン２８は予め設定された標準速度で運転され、シャッター装置２７のルーバー２６は開状態とされる（通風口２５を開く）。

ステップＳ２０２では、第２温度センサ３２で検出した検出外部温度Ｔamと、圧力センサ３５で検出した検出冷媒圧力Ｐexを制御装置２０が読み込む。
ステップＳ２０３では、第２温度センサ３２による検出温度（検出外部温度）に対応した冷媒の飽和圧力Ｐamを算出する。

つづく、ステップＳ２０４では、制御装置２０は、検出冷媒圧力Ｐexと、求めた飽和圧力Ｐamとの圧力差ΔＰfを求め、その圧力差ΔＰfがいずれの圧力差の領域にあるかを判定する。
圧力差ΔＰfが第１の設定圧力差αＰよりも大きいときには、ステップＳ２０５に進み、圧力差ΔＰfが第１の設定圧力差αＰ以下で、かつ第２の圧力差βＰよりも大きいときには、ステップＳ２０６に進む。また、ステップＳ２０４において、圧力差ΔＰfが第２の設定圧力差βＰ以下のときには、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０５に進んだ場合には、制御装置２０が冷却ファン２８とシャッター装置２７を標準状態で制御する。つづくステップＳ２０８では、空調装置１０に停止指令が入力されたか否かを判断する。このとき、停止指令が入力された場合には、処理を終了し、停止指令が入力されない場合には、ステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２０４からステップＳ２０５に進んだ場合には、制御装置２０は冷却ファン２８を減速制御する。制御装置２０による冷却ファン２８の減速制御は、例えば、圧力差ΔＰfの範囲に応じて冷却ファン２８の速度を減速させる。
ステップＳ２０４からステップＳ２０８に進んだ場合には、冷却ファン２８を予め設定された最小回転速度（ＭＩＮ）に制御するとともに、シャッター装置２７のルーバー２６を閉状態に切り換える。
なお、図６のフローチャートでは、圧力差ΔＰfが第２の設定圧力差βＰ以下のときに、冷却ファン２８を予め設定された最小回転速度（ＭＩＮ）に制御するとともに、シャッター装置２７のルーバー２６を閉状態に切り換えている（ステップＳ２０７）が、まず冷却ファン２８を減速制御した後で、圧力差ΔＰfが設定値よりも上がらない場合にのみ、シャッター装置２７のルーバー２６を閉状態に切り換えるようにしても良い。

図７は、圧力差ΔＰfの範囲と、その範囲に対応する冷却ファン２８の回転速度と、シャッター装置２７のルーバー２６の開閉状態の関係の一例を示した図である。同図の例の場合、圧力差１．０Ｍpaが第１の設定圧力差αＰとされ、圧力差０．３Ｍpaが第２の設定圧力差βＰとされている。圧力差ΔＰfが１．０Ｍpa（第１の設定圧力差αＰ）を上回る場合には、冷却ファン２８は標準状態の速度（ＭＡＸ）に制御され、圧力差ΔＰfが１．０Ｍpa以下の場合には、圧力差ΔＰfが小さくなるにつれて冷却ファン２８の回転速度が次第に小さくなるように、区分に応じて標準状態の速度（ＭＡＸ）の７０％、５０％、３０％の各速度に制御される。この間、シャッター装置２７のルーバー２６は、制御装置２０による制御によって開状態に維持される。

以上のように、本実施形態の空調装置の場合も、冷房運転時に、外気温の低下や車両走行速度の増加等によって室外熱交換器２２の出口部分の冷媒が過冷却状態となるときに、室外熱交換器２２に対する冷却ファン２８の冷却能力が低くなるように、制御装置２０が冷却ファン２８の速度を制御する。具体的には、本実施形態では、圧力センサ３５による検出冷媒圧力Ｐexと、第２温度センサ３２による検出外部温度Ｔamに対応した冷媒の飽和圧力Ｐamを監視し、検出冷媒圧力Ｐexと飽和圧力Ｐamの圧力差ΔＰfが第１の設定圧力差αＰ以下の場合に、制御装置２０が冷却ファン２８の回転速度を減速させる。
したがって、本実施形態の空調装置１０を採用した場合も、室外熱交換器２２から膨張弁２４側に流れる液冷媒に湿り飽和蒸気が混在するのを抑制することができ、冷媒が膨張弁２４を通過する際の異音発生を抑制することができる。

また、本実施形態の空調装置は、ルーバー２６を有するシャッター装置２７を備え、冷房運転時に、圧力差ΔＰfが第１の設定圧力差αＰよりも小さい第２の設定圧力差βＰを上回る場合にシャッター装置２７のルーバー２６が通風口２５を開き、圧力差ΔＰfが第２の設定圧力差βＰ以下の場合に、通風口２５を閉じるようにシャッター装置２７を制御する。このため、本実施形態の空調装置を採用した場合には、外気温度が低い状況下で車両が高速で走行しているときであっても、室外熱交換器２２による冷媒の過冷却を抑制することができ、冷媒が膨張弁２４を通過する際の異音発生を抑制することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

１０…空調装置（車両用空調装置）
１１…エバポレータ
１３…冷媒回路
２０…制御装置
２１…コンプレッサ
２２…室外熱交換器
２４…膨張弁
２５…通風口（通路）
２６…ルーバー（開閉扉）
２８…冷却ファン
３１…第１温度センサ（冷媒温度検出部）
３２…第２温度センサ（車両環境温度検出部）
３５…圧力センサ（冷媒圧力検出部）
αＴ…第１の設定温度差
βＴ…第２の設定温度差
αＰ…第１の設定圧力差
βＰ…第２の設定圧力差

Claims (4)

1. 冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサと、
   前記コンプレッサから吐出された冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
   前記室外熱交換器で熱交換された冷媒を減圧する膨張弁と、
   前記膨張弁を通過した冷媒と空調空気との間で熱交換を行い、熱交換を終えた冷媒を前記コンプレッサに戻すエバポレータと、
   を有する冷媒回路と、
   前記室外熱交換器に送風を行う冷却ファンと、を備え、
   冷房運転時に、前記コンプレッサ、前記室外熱交換器、前記膨張弁、前記エバポレータの順で冷媒が循環する車両用空調装置において、
   前記膨張弁に流入する冷媒の温度を検出する冷媒温度検出部と、
   設置環境下の前記冷媒回路の外部の温度を検出する車両環境温度検出部と、
   前記冷却ファンを含む各部を制御する制御装置と、をさらに備え、
   前記制御装置は、冷房運転時に、前記冷媒温度検出部による検出冷媒温度と、前記車両環境温度検出部による検出外部温度との温度差が第１の設定温度差以下の場合に、前記室外熱交換器に対する冷却能力が低くなるように前記冷却ファンの速度を制御することを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記室外熱交換器に流れ込む走行風の通路を開閉する開閉扉をさらに備え、
   前記制御装置は、冷房運転時に、前記温度差が前記第１の設定温度差よりも小さい第２の設定温度差を上回る場合に前記通路を開き、前記温度差が前記第２の設定温度差以下の場合に前記通路を閉じるように前記開閉扉を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. 冷媒を圧縮して吐出するコンプレッサと、
   前記コンプレッサから吐出された冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、
   前記室外熱交換器で熱交換された冷媒を減圧する膨張弁と、
   前記膨張弁を通過した冷媒と空調空気との間で熱交換を行い、熱交換を終えた冷媒を前記コンプレッサに戻すエバポレータと、
   を有する冷媒回路と、
   前記室外熱交換器に送風を行う冷却ファンと、を備え、
   冷房運転時に、前記コンプレッサ、前記室外熱交換器、前記膨張弁、前記エバポレータの順で冷媒が循環する車両用空調装置において、
   前記膨張弁に流入する冷媒の圧力を検出する冷媒圧力検出部と、
   設置環境下の前記冷媒回路の外部の温度を検出する車両環境温度検出部と、
   前記冷却ファンを含む各部を制御する制御装置と、をさらに備え、
   前記制御装置は、冷房運転時に、前記冷媒圧力検出部による検出冷媒圧力と、前記車両環境温度検出部による検出外部温度に対応した冷媒の飽和圧力との圧力差が第１の設定圧力差以下の場合に、前記室外熱交換器に対する冷却能力が低くなるように前記冷却ファンの速度を制御することを特徴とする車両用空調装置。
4. 前記室外熱交換器に流れ込む走行風の通路を開閉する開閉扉をさらに備え、
   前記制御装置は、冷房運転時に、前記圧力差が前記第１の設定圧力差よりも小さい第２の設定圧力差を上回る場合に前記通路を開き、前記圧力差が前記第２の設定圧力差以下の場合に前記通路を閉じるように前記開閉扉を制御することを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。

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