JP3858352B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用空調装置、より具体的には、コンプレッサの駆動により冷媒を車室外熱交換器及び車室内熱交換器に循環させる蒸気圧縮サイクルを備えた車両用空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用空調装置としては、電気自動車のように暖房用熱源がない車両やエンジン冷却水の熱量が不足してヒータ性能が足りない車両に適用して、蒸気圧縮サイクルによる暖房運転を行なうようにしたものが、例えば、特願平８−７６５５１号公報に開示されている。
【０００３】
図１０に、この従来技術の蒸気圧縮サイクルの構成を示す。蒸気圧縮サイクルは、コンプレッサ、四方弁、車室外熱交換器、膨張弁、絞り手段、第１の車室内熱交換器、第２の車室内熱交換器で構成され、暖房運転時は、コンプレッサ→四方弁→第２の車室内熱交換器→膨張弁→第１の車室内熱交換器→コンプレッサの順に冷媒が流れる。
暖房運転時は車室外熱交換器に冷媒を流さないので、外気温の影響を受けることなくコンプレッサを運転することができ、車室内空調風は、第１の車室内熱交換器で冷却され、第２の車室内熱交換器で加熱され、低湿度で温度の高い空気となって車室内に吹き出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
第１の車室内熱交換器の熱負荷が低い状態で暖房運転を行なうと、コンプレッサの吸入冷媒の圧力や温度が低下し、コンプレッサの負圧運転による耐久性低下や第１の車室内熱交換器の凍結といった問題が生じる。特に、暖房運転時は、長い時間コンプレッサを停止すると、その間にガラスの曇りが発生してしまうために、短時間で上記の問題を回避して蒸気圧縮サイクルが連続的な運転を行なえるようにしなければならない。
【０００５】
これに対して、考案者は、特願平８−７６５５１号公報開示の車両用空調装置において、暖房運転時に第１の車室内熱交換器の作動状態（温度や圧力）が低下したときの保護手段として、第１の車室内熱交換器の作動状態が第１の設定状態よりも低下した場合には、コンプレッサ停止と同時に四方弁を暖房側から冷房側に切り替え、その後、第１の車室内熱交換器の作動状態が第２の設定状態まで高くなったときに、再度コンプレッサを運転し、同時に四方弁を暖房側に戻すという方法を考案した。コンプレッサ停止と同時に四方弁を暖房側から冷房側に切り替えることで、第２の車室内熱交換器内の温度や圧力の高い冷媒が四方弁を経由してコンプレッサの冷媒吸入側や第１の車室内熱交換器に移動する。これによって、第１の車室内熱交換器の温度や圧力が短時間で高まり、コンプレッサを短時間で再起動させることが可能になる。また、コンプレッサの吸入圧力と吐出圧力の圧力差も同時に減少するので、コンプレッサ再起動時の起動トルクが低下するという効果も得られる。本方法は冷房運転時においても暖房運転時と同様の効果が得られる。
【０００６】
ところが、考案者の実験によると、ある条件で本保護手段を実施した場合に、圧力の異常上昇が検出され、サイクル保護のための圧力スイッチが作動して蒸気圧縮サイクルが停止になってしまうことがあることが判明した。
【０００７】
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、圧力異常による蒸気圧縮サイクルの停止を回避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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、エンジンやモータで駆動されるコンプレッサと、冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、冷媒と車室内に吹き出す空調風とで熱交換する第１の車室内熱交換器と第２の車室内熱交換器と、暖房運転時には、前記第１の車室内熱交換器が蒸発器、第２の車室内熱交換器が凝縮器として作用するように、冷房運転時には、少なくとも第１の車室内熱交換器が蒸発器として作用するように、暖房運転時と冷房運転時で冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、第１の車室内熱交換器とコンプレッサの間から分岐し、冷媒流路切換手段に接続するバイパス路とから成る蒸気圧縮サイクルに適用される。
【０００９】
そして、コンプレッサの停止を検出するコンプレッサ停止検出手段と、冷媒流路切換手段を運転モードに応じた設定から変更する流路設定変更手段と、コンプレッサの吐出冷媒の圧力を検出する吐出圧力検出手段と、コンプレッサの吸入冷媒の圧力を検出する吸入圧力検出手段と、コンプレッサの停止が検出されたときに、吐出圧力、または、吐出圧力と吸入圧力の圧力差が設定値よりも低下した後に、流路設定変更手段によって冷媒流路切換手段の設定を変更する手段とを備える。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、エンジンやモータで駆動されるコンプレッサと、冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、冷媒と車室内に吹き出す空調風とで熱交換する第１の車室内熱交換器と第２の車室内熱交換器と、暖房運転時には、第１の車室内熱交換器が蒸発器、第２の車室内熱交換器が凝縮器として作用するように、冷房運転時には、少なくとも第１の車室内熱交換器が蒸発器として作用するように、暖房運転時と冷房運転時で冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、第１の車室内熱交換器とコンプレッサの間から分岐し、冷媒流路切換手段に接続するバイパス路とから成る蒸気圧縮サイクルに適用される。そして、コンプレッサの停止を検出したときに、冷媒流路切換手段を運転モードに応じた設定から変更する流路設定変更手段と、バイパス路、あるいは、冷媒流路切換手段と車室外熱交換器の間および冷媒流路切換手段と第２の車室内熱交換器の間に設けられて、流路設定変更手段によって引き起こされる冷媒の移動に対して抵抗となる冷媒流れ抵抗手段とを備える。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、エンジンやモータで駆動されるコンプレッサと、冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、第１の冷媒パスと第２の冷媒パスで構成され、冷媒と車室内に吹き出す空調風とで熱交換する車室内熱交換器と、暖房運転時には、第１の冷媒パスが蒸発器、第２の冷媒パスが凝縮器として作用するように、冷房運転時には、少なくとも第１の冷媒パスが蒸発器として作用するように、暖房運転時と冷房運転時で冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、第１の冷媒パスとコンプレッサの間から分岐し、冷媒流路切換手段に接続するバイパス路とから成る蒸気圧縮サイクルに適用される。そして、コンプレッサの停止を検出するコンプレッサ停止検出手段と、冷媒流路切換手段を運転モードに応じた設定から変更する流路設定変更手段と、運転モードに応じて待ち時間を設定する待ち時間設定手段と、コンプレッサの停止が検出されたときに、待ち時間設定手段によって設定された待ち時間が経過した後に、流路設定変更手段によって冷媒流路切換手段の設定を変更する手段とを備える。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、エンジンやモータで駆動されるコンプレッサと、冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、第１の冷媒パスと第２の冷媒パスで構成され、冷媒と車室内に吹き出す空調風とで熱交換する車室内熱交換器と、暖房運転時には、第１の冷媒パスが蒸発器、第２の冷媒パスが凝縮器として作用するように、冷房運転時には、少なくとも第１の冷媒パスが蒸発器として作用するように、暖房運転時と冷房運転時で冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、第１の冷媒パスとコンプレッサの間から分岐し、冷媒流路切換手段に接続するバイパス路とから成る蒸気圧縮サイクルに適用される。そして、コンプレッサの停止を検出するコンプレッサ停止検出手段と、冷媒流路切換手段を運転モードに応じた設定から変更する流路設定変更手段と、コンプレッサの吐出冷媒の圧力を検出する吐出圧力検出手段と、コンプレッサの吸入冷媒の圧力を検出する吸入圧力検出手段と、コンプレッサの停止が検出されたときに、吐出圧力、または、吐出圧力と吸入圧力の圧力差が設定値よりも低下した後に、流路設定変更手段によって冷媒流路切換手段の設定を変更する手段とを備える。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、エンジンやモータで駆動されるコンプレッサと、冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、第１の冷媒パスと第２の冷媒パスで構成され、冷媒と車室内に吹き出す空調風とで熱交換する車室内熱交換器と、暖房運転時には、第１の冷媒パスが蒸発器、第２の冷媒パスが凝縮器として作用するように、冷房運転時には、少なくとも第１の冷媒パスが蒸発器として作用するように、暖房運転時と冷房運転時で冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、第１の冷媒パスとコンプレッサの間から分岐し、冷媒流路切換手段に接続するバイパス路とから成る蒸気圧縮サイクルに適用される。そして、コンプレッサの停止を検出したときに、冷媒流路切換手段を運転モードに応じた設定から変更する流路設定変更手段と、バイパス路、あるいは、冷媒流路切換手段と車室外熱交換器の間および冷媒流路切換手段と第２の冷媒パスの間に設けられて、流路設定変更手段によって引き起こされる冷媒の移動に対して抵抗となる冷媒流れ抵抗手段とを備える。
【００１４】
以下、本発明の作用を説明する。
第１の発明では、コンプレッサ停止時に、運転モードに応じて設定された待ち時間が経過した後に、冷媒流路切換手段が冷房側から暖房側、あるいは、暖房側から冷房側に切り換えられる。
この結果、コンプレッサ停止後、冷媒流路切換手段の設定を変更するまでにコンプレッサの吐出圧力と吸入圧力の圧力差を小さくすることが可能になる。
【００１５】
第２の発明では、コンプレッサ停止時に、吐出圧力、あるいは、吐出圧力と吸入圧力の圧力差が設定値よりも低下した後に、冷媒流路切換手段が冷房側から暖房側、あるいは、暖房側から冷房側に切り換えられる。
この結果、コンプレッサ停止後、確実に圧力が低下した状態で冷媒流路切換手段の設定を変更することが可能になる。
【００１６】
第３の発明では、バイパス路、あるいは、冷媒流路切換手段と車室外熱交換器の間および冷媒流路切換手段と第２の車室内熱交換器の間に冷媒流れ抵抗手段が設けられる。冷媒流れ抵抗手段は方向性を備え、コンプレッサ停止後に冷媒流路切換手段の設定変更が行なわれたときに引き起こされる冷媒移動のみに作用するので、冷媒流れ抵抗手段を通過するときに冷媒流路切換手段の設定変更時の移動冷媒量を減少させることが可能になる。
【００１７】
第４の発明では、第１の発明と同様に、コンプレッサ停止時に、運転モードに応じて設定された待ち時間が経過した後に、冷媒流路切換手段が冷房側から暖房側、あるいは、暖房側から冷房側に切り換えられる。
この結果、コンプレッサ停止後、冷媒流路切換手段の設定を変更するまでにコンプレッサの吐出圧力と吸入圧力の圧力差を小さくすることが可能になる。
【００１８】
第５の発明では、第２の発明と同様に、コンプレッサ停止時に、吐出圧力、あるいは、吐出圧力と吸入圧力の圧力差が設定値よりも低下した後に、冷媒流路切換手段が冷房側から暖房側、あるいは、暖房側から冷房側に切り換えられる。
この結果、コンプレッサ停止後、確実に圧力が低下した状態で冷媒流路切換手段の設定を変更することが可能になる。
【００１９】
第６の発明では、第３の発明と同様に、バイパス路、あるいは、冷媒流路切換手段と車室外熱交換器の間および冷媒流路切換手段と第２の冷媒パスの間に冷媒流れ抵抗手段が設けられる。冷媒流れ抵抗手段は方向性を備え、コンプレッサ停止後に冷媒流路切換手段の設定変更が行なわれたときに引き起こされる冷媒移動のみに作用するので、冷媒流れ抵抗手段を通過するときに冷媒流路切換手段の設定変更時の移動冷媒量を減少させることが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による車両用空調装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明による車両用空調装置の一実施の形態の構成を示す図である。図１において、コンプレッサ３１は、エンジンルームに設けられ、コンプレッサクラッチがＯＮならばエンジン２０１で駆動され、ＯＦＦならばエンジン２０１と切り離されて停止する。冷媒流路切換手段としての四方弁７３にはコンプレッサ３１の吐出側と車室外熱交換器３８と第２の車室内熱交換器３３とバイパス路１０１が接続され、暖房設定時には、実線示のような流路切り換え状態となり、コンプレッサ３１の吐出側と第２の車室内熱交換器３３および車室外熱交換器３８とバイパス路１０１がそれぞれ連通する一方、冷房設定時には、点線示のような流路切り換え状態となり、コンプレッサ３１の吐出側と車室外熱交換器３８および第２の車室内熱交換器３３とバイパス路１０１がそれぞれ連通する。車室外熱交換器３８は車室外に設けられ、コンプレッサ３１から吐出される冷媒の熱を外気に放熱する車室外コンデンサになっている。第１の車室内熱交換器３５と第２の車室内熱交換器３３は、ダクト３９内に配置される。第１の車室内熱交換器３５の一端はコンプレッサ３１の冷媒吸入に、他端は第１の膨張手段としての膨張弁３４に接続し、コンプレッサ３１が運転しているときには常に吸熱器となってブロワファン３７によって送風された空気を冷却する。第２の車室内熱交換器３３の一端は四方弁７３に接続し、他端はバイパス路１００に接続し、バイパス路１００は第２の膨張手段としての絞り８０を介して第１の車室内熱交換器３５と膨張弁３４の間に接続する。バイパス路１０１は、第１の車室内熱交換器３５の一端とコンプレッサ３１の冷媒吸入の間に接続する。
なお、符号２０３はエンジン冷却水配管である。
【００２１】
冷房運転時の冷媒は、コンプレッサ３１→四方弁７３→車室外熱交換器３８→膨張弁３４の順番に流れ、膨張弁３４の下流において、一部の冷媒は第１の車室内熱交換器３５→コンプレッサ３１と流れ、残りの冷媒は絞り８０→第２の車室内熱交換器３３→四方弁７３→コンプレッサ３１と流れる。第２の車室内熱交換器３３に流入する冷媒は、膨張弁３４と絞り８０を通過することでより低温の冷媒になるので、第１の車室内熱交換器３５で冷却された後の空気からでも吸熱することができる（絞り８０が無ければ、第２の車室内熱交換器３３での吸熱は期待できない）。
このように冷房運転時は第１の車室内熱交換器３５と第２の車室内熱交換器３３の両方が吸熱器となり、ブロワファン３７によって送風された空気は、第１の車室内熱交換器３５と第２の車室内熱交換器３３の両方で冷却される。
【００２２】
暖房運転時の冷媒は、コンプレッサ３１→四方弁７３→第２の車室内熱交換器３３→絞り８０の順番に流れ、絞り８０の下流において、一部の冷媒は第１の車室内熱交換器３５→コンプレッサ３１と流れ、残りの冷媒は膨張弁３４→車室外熱交換器３８→四方弁７３→コンプレッサ３１と流れる。暖房運転時は、第１の車室内熱交換器３５が吸熱器、第２の車室内熱交換器３３が放熱器となり、ブロワファン３７によって送風された空気は、第１の車室内熱交換器３５で冷却（除湿）された後、第２の車室内熱交換器３３で加熱（リヒート）される。
【００２３】
膨張弁３４は冷房運転時の性能が最適になることを優先に設定され、絞り８０は暖房運転時の性能が最適になることを優先に設定される。
【００２４】
また、ダクト３９には、第２の車室内熱交換器３３の下流にヒータコア２０２が設けられ、エンジン冷却水が流入する。
【００２５】
ダクト３９の第１の車室内熱交換器３５よりも上流側には、車室内空気を導入する内気導入口４０と、走行風圧を受けて外気を導入する外気導入口４１とが設けられている。この内気導入口４０と外気導入口４１とが分岐する部分には、内気導入口４０と外気導入口４１とを任意の比率で開閉するインテークドア４２が設けられている。インテークドア４２の開度たるインテークドア開度Ｘｉｎｔは、外気導入量が零でフル内気となる位置をＸｉｎｔ＝０％と設定し、フル外気導入となる位置をＸｉｎｔ＝１００％と設定する。内気導入口４０と外気導入口４１との空気導入側（空気流の下流側）と第１の車室内熱交換器３５との間には、前記ブロワファン３７が配置され、制御装置４３で駆動されるブロワファンモータ４４で回転駆動されるようになっている。
【００２６】
第２の車室内熱交換器３３の下流側には、エアミックスドア４６が設けられている。このエアミックスドア４６は、制御装置４３で駆動される図外のエアミックスドアアクチュエータにより、下流のヒータコア２０２を通過する空気と通過しない空気の割合を調節するように開閉する。エアミックスドア４６は、ヒータコア通過風量を可変することができ、ヒータ風量可変手段となっている。エアミックスドア４６の開度たるエアミックスドア開度Ｘｍｉｘは、エアミックスドア４６が一点鎖線示の位置となってヒータコア２０２を通過する空気が零となるときをエアミックスドア開度Ｘｍｉｘ＝０％（全閉、Ｆｕｌｌ ＣＯＯＬ）と設定し、エアミックスドア４６が二点鎖線示の位置となってすべての空気がヒータコア２０２を通過するときをエアミックスドア開度Ｘｍｉｘ＝１００％（全開、Ｆｕｌｌ ＨＯＴ）と設定する。
【００２７】
ダクト３９のヒータコア２０２よりも下流側には、上記冷風と温風との混合を良くすることにより、温度調節された空調風を作る部屋としてのエアミックスチャンバ４７が設けられている。エアミックスチャンバ４７には、図外の対象乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すベンチレータ吹出口５１と、対象乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口５３と、図外のフロントウィンドガラスに向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口５２とが設けられている。エアミックスチャンバ４７内には、ベンチレータドア５５とフットドア５７とデフロスタドア５６とが設けられている。ベンチレータドア５５は、制御装置４３で駆動される図外のベンチレータドアアクチュエータにより、ベンチレータ吹出口５１を開閉する。フットドア５７は、制御装置４３で駆動される図外のフットドアアクチュエータにより、フット吹出口５３を開閉する。デフロスタドア５６は、制御装置４３で駆動される図外のデフロスタドアアクチュエータにより、デフロスタ吹出口５２を開閉する。デフロスタドア５６は、デフロスタ吹出風量を可変することができ、デフロスタ風量可変手段となっている。デフロスタドア５６の開度たるデフロスタドア開度Ｘｄｅｆは、デフロスタ吹出口５２が全閉となる位置をＸｄｅｆ＝０％と設定し、デフロスタ吹出口５２が全開となる位置をＸｄｅｆ＝１００％と設定する。
【００２８】
制御装置４３は、第１の車室内熱交換器作動温度センサ５９と日射量センサ６１と外気温センサ６２と室温センサ６３と室温設定器６４と吹出口モードスイッチ６５とブロワファンスイッチ６６と水温センサ２０４などの熱環境情報入力手段から得られる第１の車室内熱交換器３５の作動温度Ｔｅｖａと車両の日射量Ｑｓｕｎと車室外の外気温度Ｔａｍｂと車室内の検出温度（車室内温度）Ｔｒｏｏｍと車室内の設定温度Ｔｐｔｃと水温Ｔｗなどの熱環境情報により、エアミックスドア開度Ｘｍｉｘとインテークドア開度Ｘｉｎｔとデフロスタドア開度Ｘｄｅｆと風量Ｖｅｖａと目標吹出温度Ｔｏｆなどの目標冷暖房条件を演算し、車室内の冷暖房条件が上記演算された目標冷暖房条件を維持するように、ブロワファンモータ４４とインテークドアアクチュエータとエアミックスドアアクチュエータとベンチレータドアアクチュエータとフットドアアクチュエータとデフロスタドアアクチュエータなどを駆動する。また、制御装置４３は、コンプレッサクラッチをＯＮ／ＯＦＦしたり、エンジン回転数やタイヤの回転数から車両がどのような走行状態にあるかを検出する。第１の車室内熱交換器作動温度センサ５９は、第１の車室内熱交換器３５の作動温度検出手段の役割も果たしている。
【００２９】
なお、実際の車両では、車室外熱交換器３８の後にラジエータが設けられ、ここにもエンジン冷却水が流れて外気に放熱するようになっているが、図１には図示されていない。また、本実施の形態では、加熱手段としてエンジン冷却水を利用したヒータコアを例にして説明するが、電気ヒータや燃焼式ヒータ等の加熱手段を用いてもよい。
【００３０】
図１の蒸気圧縮サイクルにおいて、暖房運転時にコンプレッサ３１が停止したときに四方弁７３を暖房側から冷房側に切り替えて、第２の車室内熱交換器３３内の冷媒が四方弁７３を経由してコンプレッサ３１の冷媒吸入側に移動する状態、あるいは、冷房運転時にコンプレッサ３１が停止したときに四方弁７３を冷房側から暖房側に切り替えて、車室外熱交換器３８内の冷媒が四方弁７３を経由してコンプレッサ３１の冷媒吸入側に移動する状態を考える。
【００３１】
冷媒は両端に圧力差ΔＰが作用することで移動を開始し、移動冷媒の質量をｍ、移動速度をｖ、流路の断面積をＡとおくと、
移動冷媒が毎秒失う運動量：−ｍ・ｄｖ／ｄｔ
圧力差による力 ：Ａ・ΔＰ
移動冷媒の運動量保存を考えると両者がつり合うので、
ΔＰ＝−ｍ／Ａ・ｄｖ／ｄｔ
が得られる。
このように、冷媒の移動速度に加減速が生じれば、この加減速の大きさと移動冷媒の質量の積に応じて圧力が発生する。
【００３２】
本実施の形態では、冷媒の移動開始時の圧力差を小さくする方法と、移動冷媒の質量を移動中に減少させる方法によって、上記圧力勾配の発生を抑制する。
【００３３】
図２と図３は、冷媒の移動開始時の圧力差を小さくする場合の制御フローチャートを示している。
【００３４】
まず、図２のコンプレッサ停止時の四方弁制御の制御フローチャートに沿って説明する。
ステップＳ２０１でコンプレッサ停止時の四方弁制御を開始すると、ステップＳ２０２では、運転終了によるコンプレッサ停止か、断続運転によるコンプレッサ停止かを判断し、運転終了による場合にはステップＳ２０３に進んで四方弁７３をＯＦＦし、断続運転による場合にはステップＳ２０４に進む。
【００３５】
ステップＳ２０４では、コンプレッサ停止直前の運転モードを判断し、冷房運転の場合にはステップＳ２０５に進み、暖房運転の場合にはステップＳ２０８に進む。
【００３６】
ステップＳ２０５では、冷房運転時の待ち時間（Δｔ．ＣＯＬＤ）を設定する。冷房運転時は、コンプレッサ停止時間が多少長くなっても、ガラスの防曇性悪化や吹出温変動といった問題は起こらない。また、暖房運転時に比べて、圧力差が大きく、移動冷媒量も多くなるので、暖房運転時の待ち時間よりは長く設定することができる。
【００３７】
ステップＳ２０６では、コンプレッサ停止からステップＳ２０５で設定した待ち時間経過したかどうかを判断し、待ち時間（Δｔ．ＣＯＬＤ）経過すると、ステップＳ２０７に進む。
ステップＳ２０７では、四方弁７３を冷房側から暖房側に切り替える。
【００３８】
一方、ステップＳ２０４で暖房運転時の断続運転と判断された場合には、ステップＳ２０８において、暖房運転時の待ち時間（Δｔ．ＨＯＴ）を設定する。暖房運転時の待ち時間（Δｔ．ＨＯＴ）が長くなると、その間にガラスの曇りが発生してしまうので、ここでは、実験的に得られたコンプレッサ停止時の差圧の変化をもとにして、待ち時間がより短時間となるように設定する。
【００３９】
ステップＳ２０９では、コンプレッサ停止からステップＳ２０８で設定した待ち時間経過したかどうかを判断し、待ち時間（Δｔ．ＨＯＴ）経過すると、ステップＳ２１０に進む。
ステップＳ２１０では、四方弁７３を暖房側から冷房側に切り替える。
【００４０】
図３は、別のコンプレッサ停止時の四方弁制御の制御フローチャートである。ステップＳ３０１でコンプレッサ停止時の四方弁制御を開始すると、ステップＳ３０２では、運転終了によるコンプレッサ停止か、断続運転によるコンプレッサ停止かを判断し、運転終了による場合にはステップＳ３０３に進んで四方弁７３をＯＦＦし、断続運転による場合にはステップＳ３０４に進む。
【００４１】
ステップＳ３０４では、コンプレッサ３１の吸入冷媒圧力（Ｐｓ）を検出する。
ステップＳ３０５では、コンプレッサ３１の吐出冷媒圧力（Ｐｄ）を検出する。
【００４２】
コンプレッサ３１の運転を停止すると、Ｐｓが高くなり、Ｐｄが低下し、ＰｄとＰｓの圧力差が小さくなる。ステップＳ３０６では、Ｐｄまたは（Ｐｄ−Ｐｓ）の圧力差が所定値よりも低下したか否かを判断し、所定値よりも低下したならば、ステップＳ３０７に進む。
【００４３】
ステップＳ３０７では、コンプレッサ停止直前の運転モードを判断し、冷房運転の場合にはステップＳ３０８に進み、暖房運転の場合にはステップＳ３０９に進む。
【００４４】
ステップＳ３０８では、四方弁７３を冷房側から暖房側に切り替える。
ステップＳ３０９では、四方弁７３を暖房側から冷房側に切り替える。
【００４５】
このように直接圧力を検出し、検出された圧力あるいは圧力差が所定値よりも低下したときに四方弁７３を切り替えることで、移動冷媒に作用する力を低下させることができる。
【００４６】
なお、図３では、冷媒圧力を使って説明したが、コンプレッサ３１が停止したときには吸入側と吐出側のどちらも冷媒がほぼ二相状態になるので、冷媒温度を検出してその温度に対する飽和圧力から冷媒圧力を推定するようにしても同様の効果を得ることができる。
【００４７】
図４と図５は、移動冷媒の質量を移動中に減少させる場合の蒸気圧縮サイクルの構成を示している。
図４では、図１の蒸気圧縮サイクルにおいて、バイパス路１０１に冷媒流れの抵抗１１０を設けている。コンプレッサ３１を停止したときに四方弁７３を切り替えることで生じる移動冷媒は、暖房運転と冷房運転によらず、必ずバイパス路１０１を通過するので、ここに流れの抵抗を設けることで移動冷媒の質量を減少させることができる。本実施の形態のように、バイパス路１０１に抵抗１１０を設けることで、確実に移動冷媒の質量を減少させることができる。
【００４８】
また、図５は、四方弁７３と第２の車室内熱交換器３３の間に抵抗１１１と逆止弁１１２を、四方弁７３と車室外熱交換器３８の間に抵抗１１３と逆止弁１１４を各々設けている。
【００４９】
暖房運転時にコンプレッサ３１から吐出された冷媒は抵抗１１１を通らず逆止弁１１２を通過し、コンプレッサ停止時に四方弁７３を暖房側から冷房側に切り替えたときに生じる移動冷媒は逆止弁１１２を通らず抵抗１１１を通過する。抵抗１１１は第２の車室内熱交換器３３からコンプレッサ３１の冷媒吸入に向かって流れる移動冷媒に作用して、移動冷媒の質量を減少させる。
【００５０】
冷房運転時にコンプレッサ３１から吐出された冷媒は抵抗１１３を通らず逆止弁１１４を通過し、コンプレッサ停止時に四方弁７３を冷房側から暖房側に切り替えたときに生じる移動冷媒は逆止弁１１４を通らず抵抗１１３を通過する。抵抗１１３は車室外熱交換器３８からコンプレッサ３１の冷媒吸入に向かって流れる移動冷媒に作用して、移動冷媒の質量を減少させる。
【００５１】
このように、図５に示したサイクル構成とすることで、図４に示したサイクルと同様の効果を得ることができる。
【００５２】
以上では、冷媒の移動開始時の圧力差を小さくする方法、移動冷媒の質量を移動中に減少させる方法の何れか一方を行なう例で説明を行なったが、両方の手段を同時に実施しても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５３】
図６〜図９は、別の蒸気圧縮サイクル構成を示している。
図６に示す蒸気圧縮サイクルは、図１に示す蒸気圧縮サイクルに対して、絞り８０を廃止して冷房運転時も暖房運転時も膨張弁３４で断熱膨張するようにしたものである。冷房運転時は第１の車室内熱交換器３５のみが蒸発器となり、暖房運転時は第１の車室内熱交換器３５が蒸発器、第２の車室内熱交換器３３が凝縮器となる。この場合にも、図２や図３に示す制御を行なうことで、図１の蒸気圧縮サイクルと同様の効果を得ることができる。また、図４の蒸気圧縮サイクルと同じ位置に抵抗１１０を設けることで、図４の蒸気圧縮サイクルと同様の効果を得ることができる。また、図示していないが、図５の蒸気圧縮サイクルと同じ位置に抵抗１１１と１１３、逆止弁１１２と１１４を設けることによっても、図５の蒸気圧縮サイクルと同様の効果を得ることができる。
なお、符号７０，７１は逆止弁である。
【００５４】
図７に示す蒸気圧縮サイクルは、図６に示す蒸気圧縮サイクルの変形例で、冷房運転時に第１の車室内熱交換器３５だけでなく、選択的に第２の車室内熱交換器３３を蒸発器とすることができるようにしたものである。この場合にも、図２や図３に示す制御を行なうことで、図１の蒸気圧縮サイクルと同様の効果を得ることができる。また、図４の蒸気圧縮サイクルと同じ位置に抵抗１１０を設けることで、図４の蒸気圧縮サイクルと同様の効果を得ることができる。また、図示していないが、図５の蒸気圧縮サイクルと同じ位置に抵抗１１１と１１３、逆止弁１１２と１１４を設けることによっても、図５の蒸気圧縮サイクルと同様の効果を得ることができる。
なお、符号７０，７１は逆止弁、７４は膨張弁、７５は開閉弁である。
【００５５】
図８に示す蒸気圧縮サイクルは、図１に示す蒸気圧縮サイクルに対して、第１の車室内熱交換器３５と第２の車室内熱交換器３３の配置を変更したものである。この場合にも、図２や図３に示す制御を行なうことで、図１の蒸気圧縮サイクルと同様の効果を得ることができる。また、図４の蒸気圧縮サイクルと同じ位置に抵抗１１０を設けることで、図４の蒸気圧縮サイクルと同様の効果を得ることができる。また、図示していないが、図５の蒸気圧縮サイクルと同じ位置に抵抗１１１と１１３、逆止弁１１２と１１４を設けることによっても、図５の蒸気圧縮サイクルと同様の効果を得ることができる。
【００５６】
図９に示す蒸気圧縮サイクルは、図１に示す蒸気圧縮サイクルに対して、第１の車室内熱交換器３５と第２の車室内熱交換器３３に代えて、単一の車室内熱交換器２０５を設けるとともに、その車室内熱交換器２０５に第１の冷媒パス７７と第２の冷媒パス７６を備えたものである。冷房運転時は第１の冷媒パス７７と第２の冷媒パス７６の両方が蒸発器となり、暖房運転時には第１の冷媒パス７７が蒸発器、第２の冷媒パス７６が凝縮器となる。この場合にも、図２や図３に示す制御を行なうことで、図１の蒸気圧縮サイクルと同様の効果を得ることができる。また、図４の蒸気圧縮サイクルと同じ位置に抵抗１１０を設けることで、図４の蒸気圧縮サイクルと同様の効果を得ることができる。また、図示していないが、図５の蒸気圧縮サイクルと同じ位置に抵抗１１１と１１３、逆止弁１１２と１１４を設けることによっても、図５の蒸気圧縮サイクルと同様の効果を得ることができる。
【００５７】
本実施の形態では、図１の車両用空調装置を例にして説明したが、図６〜図９の蒸気圧縮サイクル、あるいは、これらを組み合わせた蒸気圧縮サイクルにおいても同様の効果が得られる。
【００５８】
また、本実施の形態では、フロントのみに蒸気圧縮サイクルを備えた場合を例にして説明したが、フロントとリアに蒸気圧縮サイクルを備えた場合にも同様の効果を得ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、コンプレッサ停止時に、コンプレッサの吐出冷媒圧力、あるいは、コンプレッサの吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力の圧力差が設定値よりも低下した後に、四方弁を冷房側から暖房側、あるいは、暖房側から冷房側に切り替えるので、四方弁を切り替えた瞬間に移動冷媒に作用する力を小さくすることができる。
【００６０】
その結果、移動冷媒の加減速が小さくなるので、この加減速に起因する圧力の急上昇が抑制され、圧力異常による蒸気圧縮サイクルの停止を回避することができる。
【００６１】
また、バイパス路、あるいは、四方弁と車室外熱交換器の間および四方弁と第２の車室内熱交換器（または第２の冷媒パス）の間に、四方弁切替時に引き起こされる移動冷媒にのみ作用するように冷媒流れ抵抗を設けるので、移動冷媒の質量や運動量を効果的に減少させることができる。移動冷媒の質量や運動量が減少することで、四方弁切替直後の圧力の急上昇が抑制され、圧力異常による蒸気圧縮サイクルの停止を回避することができる。
なお、四方弁と車室外熱交換器の間および四方弁と第２の車室内熱交換器（または第２の冷媒パス）の間に設けられる冷媒流れ抵抗は、逆止弁と組み合わせることで、通常の冷房運転や暖房運転時には抵抗として働かない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による車両用空調装置の一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】コンプレッサ停止時の四方弁制御の制御フローチャートである。
【図３】別のコンプレッサ停止時の四方弁制御の制御フローチャートである。
【図４】本発明による車両用空調装置の他の実施の形態の構成を示す図である。
【図５】本発明による車両用空調装置の他の実施の形態の構成を示す図である。
【図６】一実施の形態の変形例の構成を示す図である。
【図７】一実施の形態の変形例の構成を示す図である。
【図８】一実施の形態の変形例の構成を示す図である。
【図９】一実施の形態の変形例の構成を示す図である。
【図１０】従来の車両用空調装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
３１ コンプレッサ
３３ 第２の車室内熱交換器
３４ 膨張弁（第１の膨張手段）
３５ 第１の車室内熱交換器
３７ ブロワファン
３８ 車室外熱交換器
３９ ダクト
４０ 内気導入口
４１ 外気導入口
４２ インテークドア
４３ 制御装置
４４ ブロワファンモータ
４６ エアミックスドア
４７ エアミックスチャンバ
５１ ベンチレータ吹出口
５２ デフロスタ吹出口
５３ フット吹出口
５５ ベンチレータドア
５６ デフロスタドア
５７ フットドア
５９ 第１の車室内熱交換器作動温度センサ
６１ 日射量センサ
６２ 外気温センサ
６３ 室温センサ
６４ 室温設定器
６５ 吹出口モードスイッチ
６６ ブロワファンスイッチ
７０，７１ 逆止弁
７３ 四方弁
７４ 膨張弁
７５ 開閉弁
７６ 第２の冷媒パス
７７ 第１の冷媒パス
８０ 絞り（第２の膨張手段）
１００，１０１ バイパス路
１１０，１１１，１１３ 抵抗
１１２，１１４ 逆止弁
２０１ エンジン
２０２ ヒータコア
２０３ エンジン冷却水配管
２０４ エンジン冷却水温センサ
２０５ 車室内熱交換器

Claims (5)

1. エンジンやモータで駆動されるコンプレッサと、冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、冷媒と車室内に吹き出す空調風とで熱交換する第１の車室内熱交換器と第２の車室内熱交換器と、暖房運転時には、前記第１の車室内熱交換器が蒸発器、第２の車室内熱交換器が凝縮器として作用するように、冷房運転時には、少なくとも第１の車室内熱交換器が蒸発器として作用するように、暖房運転時と冷房運転時で冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、前記第１の車室内熱交換器と前記コンプレッサの間から分岐し、前記冷媒流路切換手段に接続するバイパス路と、から成る蒸気圧縮サイクルにおいて、前記コンプレッサの停止を検出するコンプレッサ停止検出手段と、前記冷媒流路切換手段を運転モードに応じた設定から変更する流路設定変更手段と、前記コンプレッサの吐出冷媒の圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記コンプレッサの吸入冷媒の圧力を検出する吸入圧力検出手段と、前記コンプレッサの停止が検出されたときに、吐出圧力、または、吐出圧力と吸入圧力の圧力差が設定値よりも低下した後に、前記流路設定変更手段によって前記冷媒流路切換手段の設定を変更する手段と、を備えることを特徴とする車両用空調装置。
2. エンジンやモータで駆動されるコンプレッサと、冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、冷媒と車室内に吹き出す空調風とで熱交換する第１の車室内熱交換器と第２の車室内熱交換器と、暖房運転時には、前記第１の車室内熱交換器が蒸発器、第２の車室内熱交換器が凝縮器として作用するように、冷房運転時には、少なくとも第１の車室内熱交換器が蒸発器として作用するように、暖房運転時と冷房運転時で冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、前記第１の車室内熱交換器と前記コンプレッサの間から分岐し、前記冷媒流路切換手段に接続するバイパス路と、から成る蒸気圧縮サイクルにおいて、前記コンプレッサの停止を検出したときに、前記冷媒流路切換手段を運転モードに応じた設定から変更する流路設定変更手段と、前記バイパス路、あるいは、前記冷媒流路切換手段と前記車室外熱交換器の間および前記冷媒流路切換手段と前記第２の車室内熱交換器の間に設けられて、前記流路設定変更手段によって引き起こされる冷媒の移動に対して抵抗となる冷媒流れ抵抗手段と、を備えることを特徴とする車両用空調装置。
3. エンジンやモータで駆動されるコンプレッサと、冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、第１の冷媒パスと第２の冷媒パスで構成され、冷媒と車室内に吹き出す空調風とで熱交換する車室内熱交換器と、暖房運転時には、前記第１の冷媒パスが蒸発器、第２の冷媒パスが凝縮器として作用するように、冷房運転時には、少なくとも第１の冷媒パスが蒸発器として作用するように、暖房運転時と冷房運転時で冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、前記第１の冷媒パスと前記コンプレッサの間から分岐し、前記冷媒流路切換手段に接続するバイパス路と、から成る蒸気圧縮サイクルにおいて、前記コンプレッサの停止を検出するコンプレッサ停止検出手段と、前記冷媒流路切換手段を運転モードに応じた設定から変更する流路設定変更手段と、運転モードに応じて待ち時間を設定する待ち時間設定手段と、前記コンプレッサの停止が検出されたときに、待ち時間設定手段によって設定された待ち時間が経過した後に、前記流路設定変更手段によって前記冷媒流路切換手段の設定を変更する手段と、を備えることを特徴とする車両用空調装置。
4. エンジンやモータで駆動されるコンプレッサと、冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、第１の冷媒パスと第２の冷媒パスで構成され、冷媒と車室内に吹き出す空調風とで熱交換する車室内熱交換器と、暖房運転時には、前記第１の冷媒パスが蒸発器、第２の冷媒パスが凝縮器として作用するように、冷房運転時には、少なくとも第１の冷媒パスが蒸発器として作用するように、暖房運転時と冷房運転時で冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、前記第１の冷媒パスと前記コンプレッサの間から分岐し、前記冷媒流路切換手段に接続するバイパス路と、から成る蒸気圧縮サイクルにおいて、前記コンプレッサの停止を検出するコンプレッサ停止検出手段と、前記冷媒流路切換手段を運転モードに応じた設定から変更する流路設定変更手段と 、前記コンプレッサの吐出冷媒の圧力を検出する吐出圧力検出手段と、前記コンプレッサの吸入冷媒の圧力を検出する吸入圧力検出手段と、前記コンプレッサの停止が検出されたときに、吐出圧力、または、吐出圧力と吸入圧力の圧力差が設定値よりも低下した後に、前記流路設定変更手段によって前記冷媒流路切換手段の設定を変更する手段と、を備えることを特徴とする車両用空調装置。
5. エンジンやモータで駆動されるコンプレッサと、冷媒と外気とで熱交換する車室外熱交換器と、冷媒を断熱膨張させる膨張手段と、第１の冷媒パスと第２の冷媒パスで構成され、冷媒と車室内に吹き出す空調風とで熱交換する車室内熱交換器と、暖房運転時には、前記第１の冷媒パスが蒸発器、第２の冷媒パスが凝縮器として作用するように、冷房運転時には、少なくとも第１の冷媒パスが蒸発器として作用するように、暖房運転時と冷房運転時で冷媒流れを切り換える冷媒流路切換手段と、前記第１の冷媒パスと前記コンプレッサの間から分岐し、前記冷媒流路切換手段に接続するバイパス路と、から成る蒸気圧縮サイクルにおいて、前記コンプレッサの停止を検出したときに、前記冷媒流路切換手段を運転モードに応じた設定から変更する流路設定変更手段と、前記バイパス路、あるいは、前記冷媒流路切換手段と前記車室外熱交換器の間および前記冷媒流路切換手段と前記第２の冷媒パスの間に設けられて、前記流路設定変更手段によって引き起こされる冷媒の移動に対して抵抗となる冷媒流れ抵抗手段と、を備えることを特徴とする車両用空調装置。

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