JP4333517B2 - 車両用空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、暖房時に圧縮機から吐出されるガス冷媒（ホットガス）を蒸発器に直接導入した上で蒸発器をガス冷媒の放熱器として作用させるホットガスヒータ機能を持つ冷凍サイクル装置を採用した車両用空調装置に関し、特にホットガスヒータ機能を運転する時の静粛性に優れた車両用空調装置に関する。

従来、車両用空調装置では冬期暖房時に温水（エンジン冷却水）を暖房用熱交換器に循環させて空調空気を加熱している。この場合、温水温度が低いときは車室内への吹出空気を充分に暖めることができず必要な暖房能力が得られない場合がある。

そこで、従来技術では、ホットガスヒータにより暖房機能を発揮できる冷凍サイクル装置が提案されている（特許文献１）。すなわち、エンジン始動時のごとく温水温度が所定温度より低いときには暖房能力が期待できないので、通常、圧縮機から凝縮器に送出される冷媒を凝縮器をバイパスして蒸発器に導入することで、補助暖房機能としていた。蒸発器では圧縮機による圧縮仕事量に相当する熱が放熱されることになる。
特開２００１−２６０６４５号公報

ところで、ホットガスヒータによる暖房モード時には、冷凍サイクルの高低圧が冷房モード時に比べて上昇することから、装置保護などの観点から適正な圧力を設定し、冷媒の圧力がそれ以上にならないように制御している（例えば圧縮機のオン・オフ制御などによる）。この場合に、冷媒の圧力変動により冷媒の流量が変化することで、蒸発器において冷媒通過音が発生する。発生した冷媒通過音はダクトなどを介して室内に伝達されるので、車両室内の乗員の快適性向上の妨げになる場合があった。

ホットガスヒータ機能運転時に発生する騒音の大きさは冷媒の圧力変動の発生に相関するので、できるだけ冷媒の圧力変動を抑制することで騒音発生を抑制している。圧力変動発生の抑制は、冷媒の圧力を低下させる基準になる圧力を切り替えることで対応している。基準となる圧力の切替は車両停止時や車両用空調装置のファンの回転数が低い場合などの騒音が問題になりやすい状況で行っている。

ここで、車両用空調装置にはファンの回転数を自動的に制御するオートタイプと、乗員が手動で制御を行うマニュアルタイプとがある。マニュアルタイプに搭載された制御装置はファンの回転数と直接的に関知する手段を有していないことが殆どである。従って、マニュアルタイプの車両用空調装置では、騒音低減を目的とする場合でもファンの回転数を考慮した冷媒圧力の制御が困難となり、ファンの回転数にかかわらず冷媒圧力を低く保たざるを得ないことがあり暖房能力が制限される場合があった。また、オートタイプの車両用空調装置においても騒音の発生を少しでも抑制したい要求がある。

本発明は上記点に鑑みて、暖房モード時の騒音抑制を簡潔な機構により達成できる車両用空調装置を提供することを解決すべき課題とする。

(1) 本発明の車両用空調装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と前記冷媒を凝縮させる凝縮器と前記冷媒を減圧する減圧手段と前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え、前記冷媒がこの順番で環状に流れる冷房モード及び前記圧縮機から吐出される前記冷媒の流れを前記蒸発器に直接導入する暖房モードの間で切替可能に接続して形成した冷媒回路と、前記暖房モード時において、前記蒸発器に導入される前記冷媒の圧力が第１所定値以上になった場合に、第１所定時間だけ通常運転モードから低出力運転モードに前記圧縮機の運転を切り替える第１冷媒圧力調節部を備える制御手段と、を有する。

本発明者らは冷媒通過音の低減を目的として冷媒圧力の変動幅の抑制に着目した。その結果、暖房モード（ホットガスヒータ機能作動）時の冷媒圧力変動を更に抑制できる以下の発明を案出した。すなわち、本発明の車両用空調装置の前記制御手段は、前記圧縮機の運転開始から、前記第１冷媒圧力調節部が前記圧縮機を低出力運転モードに切り替えた回数を計数する計数部と、前記計数部が計数した前記回数が所定回数超の場合に前記第１所定値に代えて、前記第１所定値以下の値である第２所定値を設定する冷媒圧力制御部と、を備えることを特徴とする。

すなわち、圧縮機などを保護する目的で冷媒の圧力が第１所定値以上になった場合に、圧縮機を通常運転モードから低出力運転モードに切り替えているところ、圧縮機の運転を低出力運転モードに切り替えた回数に基づいて圧縮機の運転モードを切り替える基準になる圧力を第１所定値から第２所定値にすることで騒音の発生を低減している。低出力運転モードとは主に圧縮機を停止した状態を想定しているが、必要ならば、可変式圧縮機などを採用することもできる。特に吐出量（出力）の切り替え段数が少ない（例えば２、３段階程度）可変式圧縮機に採用できる。

冷媒の圧力制御を行う場合に、発生する騒音に相関すると想定されるのは、(a)高い圧力から低い圧力に変動させる際の圧力変動の絶対値の大きさと、(b)冷媒の圧力変動を行う回数とが挙げられる。従来の車両用空調装置では、(a)に由来する騒音発生を抑制する目的で、冷媒の圧力を切り替える基準になる高い圧力の値を低くしていた。

本発明では(b)の圧力変動の発生回数に着目して騒音発生を更に抑制している。つまり、暖房モードに切り替えられて圧縮機が運転を開始してから一定時間は暖房能力が充分発揮されず、冷媒の圧力の上昇が緩やかであることに着目した。圧縮機が運転を開始した初期においては、冷媒の圧力の限界値として高い値（第１所定値）を採用することで前述の(a)に由来する圧力変動の発生頻度を低減できるので騒音の発生を低減できる。ここで、運転開始後の一定時間としては、第１冷媒圧力調節部が冷媒の圧力を変動させた回数として算出する。

また、圧力変動が発生するタイミングが遅れて騒音発生を抑制できるという効果に加えて、暖房モード時の暖房能力を向上できるという副次的な効果も期待できる。つまり、運転開始時における通常運転モードから低出力運転モードへ切り替える冷媒圧力を圧力を高くでき、冷媒の圧力がより高い圧力にまで到達できるので高い暖房能力が発揮できる。

なお、計数部が計数を行う基準になる「圧縮機の運転開始から」とは「実際に圧縮機の運転を開始してから」との意味のほか、本車両用空調装置の運転モードを「暖房モードに切り替えてから」との意味をも含む。つまり、本発明では暖房モードに切り替えてからの圧縮機の作動を問題にしており、暖房モードになった後に圧縮機の運転を開始したものとすることが本発明の目的に合致している。

(2) 上記課題を解決する他の手段として、前記(1)の車両用空調装置における前記制御手段の前記第１冷媒圧力調節部に代えて、第２冷媒圧力調節部を備える車両用空調装置を採用できる。第２冷媒圧力調節部は、前記暖房モード時において、前記蒸発器に導入される前記冷媒の圧力が第１所定値以上になった場合に、前記冷媒の圧力が第３所定値以下になるまで通常運転モードから低出力運転モードに前記圧縮機の運転を切り替える第２冷媒圧力調節部を備える部材である。

前述(1)の車両用空調装置では定められた時間を基準に圧縮機の停止時間を決定しているのに対して、本発明の車両用空調装置では実際の冷媒の圧力を基準に圧縮機の停止時間を決定している。暖房運転モードにおいて、圧縮機の運転が開始して、冷媒の圧力が徐々に大きくなり第１所定値以上になり圧縮機を低出力モードに切り替えた後、通常運転モードに再度切り替える場合に、前述の(1)の車両用空調装置では、予め定められた時間経過を基準にしているところ、冷媒の圧力が定められた値（第３所定値）以下になることを基準にして通常運転モードに切り替えている。

つまり、冷媒の圧力が第１所定値（第２圧力調節部により第２所定値にされる場合もある）以上になり、圧縮機が低出力運転モードにされることで冷媒の圧力が低下するが、その後、第３所定値以下になると、通常運転モードに切り替えられる、というサイクルが繰り返されることになる。

(3) 前述の(1)及び(2)の車両用空調装置における前記低出力運転モードは前記圧縮機を停止する運転モードであることが好ましい。低出力運転モードにおいて、圧縮機を停止させることは圧縮機の出力を可変させることよりも容易であるからである。

(4) 上記課題を解決する他の手段として、前記(1)〜(3)の車両用空調装置における前記制御手段の前記第１又は第２冷媒圧力調節部に代えて又は加えて、前記暖房モード時において、前記蒸発器に導入される前記冷媒の圧力が第１所定値以上になった場合に、前記圧縮機から前記蒸発器に流れる前記冷媒の一部を減圧した後に前記圧縮機の低圧側に第１所定時間だけ戻す第３冷媒圧力調節部を備え、前記計数部は前記第３冷媒圧力調節部が前記圧縮機の前記蒸発器側の冷媒を前記低圧側に戻した回数を計数する手段とした車両用空調装置を採用できる。

前述(1)〜(3)の車両用空調装置では、圧縮機を停止する等の低出力運転モードにて運転することで冷媒圧力を調節しているのに対して、本発明の車両用空調装置ではリリーフバルブ、電磁弁などの弁体にて圧縮機の吐出側の冷媒を低圧側に戻すことで蒸発器に導入される冷媒の圧力を制御している。本手段は、冷媒の圧力変動を穏やかにできる。すなわち、圧縮機の運転を制御する方法に比べて、廉価に穏やかな圧力変動を実現できる。ここで、吐出側の冷媒は絞り（可変型、固定型を問わない）などにより減圧されて低圧側に戻している。

更に、第３冷媒圧力調節部によって、第１又は第２冷媒圧力調節部を置き換える構成の他、第１又は第２冷媒圧力調節部を残したまま第３冷媒圧力調節部を加える構成も採用できる。第３冷媒圧力調節部は冷媒の圧力変動を穏やかにできるが第１又は第２冷媒圧力調節部と併用することで更に確実に冷媒圧力を低減できる。例えば、第３冷媒圧力調節部のみでは冷媒の圧力を充分に低減できない場合に第１又は第２冷媒圧力調節部にて圧縮機を制御することで確実に冷媒の圧力を調節できる。

(5) 上記課題を解決する他の手段として、前記(1)〜(3)の車両用空調装置における前記制御手段の前記第１又は第２冷媒圧力調節部に代えて又は加えて、前記暖房モード時において、前記蒸発器に導入される前記冷媒の圧力が第１所定値以上になった場合に、前記冷媒の圧力が第３所定値以下になるまで前記圧縮機から前記蒸発器に流れる前記冷媒の一部を減圧した後に前記圧縮機の低圧側に戻す第４冷媒圧力調節部を備え、前記計数部は前記第４冷媒圧力調節部が前記圧縮機の前記蒸発器側の冷媒を前記低圧側に戻した回数を計数する手段とした車両用空調装置を採用できる。

本発明の車両用空調装置は前記(3)の車両用空調装置と同様に弁体にて蒸発器に導入される冷媒の圧力を制御すると共に冷媒の戻しの実行の終了を前述の(2)のように冷媒の圧力（第３所定値：前述の(2)での説明がそのまま妥当する）により決定している。第４冷媒圧力調節部は、前述の(3)の車両用空調装置の第３冷媒圧力調節部と同じく、第１又は第２冷媒圧力調節部と併用することもできる。

(6) 前述の(1)〜(5)の車両用空調装置の前記制御手段の前記冷媒圧力制御部は、設置されている車両の速度の増大に応じて、前記第２所定値を大きくする手段であることが望ましい。第２所定値は第１所定値と等しくなるまで大きくすることが可能である。

乗員による騒音の感知は相対的なものなので、車両速度の増大により発生するロードノイズやエンジン音などにより、車両用空調装置から発生する騒音は気にならなくなる。従って、速度の増大に伴い第２所定値を大きくして本車両用空調装置から発生する騒音が大きくなっても、ロードノイズなどにより気にならなくなるので、気になる騒音を増加させることなく冷媒圧力の向上による暖房能力向上の効果が得られる。

(7) 前述の(1)〜(6)の車両用空調装置は、前記蒸発器に空気を任意の速度で送出できる空気送出手段を有し、前記制御手段の前記冷媒圧力制御部は、前記空気送出手段の空気送出量の増大に応じて前記第２所定値を大きくする手段であることが好ましい。

前述の(6)にて説明したように、車両用空調装置の他に不可避な騒音源を有する場合にはその騒音源により、車両用空調装置から発生する騒音は気にならなくなる。従って、ファンなどの空気送出手段の空気送出量の増大に伴い第２所定値を大きくして本車両用空調装置から発生する騒音が大きくなっても、ファンノイズなどにより気にならなくなるので、気になる騒音を増加させることなく冷媒圧力の向上による暖房能力向上の効果が得られる。特に、空気送出量などを自動で制御するオートタイプの車両用空調装置では空気送出手段に由来する騒音が予想できるので有効である。

(8) 前述の(6)及び(7)にて説明したように、車両用空調装置及びその他の装置に由来する不可避な騒音源を有する場合にはその騒音源により、車両用空調装置から発生する騒音は気にならなくなるので、本車両用空調装置から発生する騒音が大きくなっても他の騒音によって気にならなくなるので、冷媒圧力の向上による暖房能力向上の効果が得られる。

すなわち、前記(1)〜(7)の車両用空調装置において、前記制御手段の前記冷媒圧力制御部は、設置されている車両の室内騒音の増大に応じて、前記第２所定値を大きくする手段であることが好ましい。

(9) 前述の(1)〜(8)の車両用空調装置において、前記制御手段の前記圧力制御部は、前記第１所定値から前記第２所定値への切替を前記切替回数の増加に応じて漸次行う手段であることが好ましい。つまり、冷媒の圧力の上限を第１所定値から第２所定値に切り替える際に、第１所定値と第２所定値との間の圧力を経て徐々に変化させることで大きな圧力変動の発生を防ぐことができる。更に、冷媒の圧力の切替を緩やかに行うことで騒音発生の低減と暖房能力とのバランスを制御できる。

本発明によると、暖房モード時の冷媒圧力の制御を圧縮機の運転開始時からの運転状況に応じて決定することで、冷媒通過音などの騒音発生の低減と暖房能力の確保とを両立できる車両用空調装置を提供できる。

（第１実施形態）
車両用空調装置に本発明を適用した第１実施形態を図１に示す。圧縮機１０は、電磁クラッチ１１を介して水冷式の車両エンジン１２により駆動される。

圧縮機１０の吐出側は開くことで冷房モードになる冷房用電磁弁１３を介して凝縮器１４に接続される。凝縮器１４の出口側は冷媒の気液を分離して液冷媒を溜める受液器１５に接続される。凝縮器１４は冷却ファン１４ａにより冷却空気（外気）が送風される。

受液器１５の出口側は温度式膨張弁１６に接続されている。この温度式膨張弁１６の出口側は逆止弁１７を介して蒸発器１８の入口に接続されている。蒸発器１８の出口側はアキュームレータ１９を介して圧縮機１０の吸入側に接続され冷媒が循環する冷凍回路を形成する。

温度式膨張弁１６は通常の冷凍サイクル運転時（冷房モード時）に蒸発器１８の出口からの冷媒の過熱度が所定値に維持されるように弁開度（冷媒流量）を調節する手段である。アキュームレータ１９は冷媒の気液を分離して液冷媒を溜め、ガス冷媒および底部付近の少量の液冷媒（オイルが溶け込んでいる）を圧縮機１０に吸入させる手段である。

一方、圧縮機１０の吐出側と蒸発器１８の入口側との間に、凝縮器１４等をバイパスするホットガスバイパス通路２０が設けてある。バイパス通路２０には暖房用電磁弁２１および絞り２１ａが直列に設けてある。この絞り２１ａはオリフィス、キャピラリチューブ等の固定絞りで構成できる。暖房用電磁弁２１は冷房用電磁弁１３と相俟って本車両用空調装置を冷房モード及び暖房モードの間で切り替える手段である。すなわち、冷房用電磁弁１３が閉（開）状態のときに暖房用電磁弁２１を開く（閉じる）ことで本車両用空調装置を暖房（冷房）モードにて運転する。

蒸発器１８は車両用空調装置の空調ケース２２内に設置され、電動式の空調用送風機（空気送出手段）２３により送風される空気（車室内空気または外気）と熱交換する手段である。冷房モード時には蒸発器１８内の低圧冷媒が送風空気から吸熱して蒸発することにより送風空気を冷却する。また、暖房モード時には、圧縮機１０の吐出側の高温冷媒ガス（ホットガス）がホットガスバイパス通路２０から蒸発器１８に直接流入して空気に放熱するので、蒸発器１８は放熱器としての役割を果たす。

空調ケース２２内において、蒸発器１８の空気下流側には車両エンジン１２からの温水（エンジン冷却水）を熱源として送風空気を加熱する温水式の暖房用熱交換器２４が設置されている。暖房用熱交換器２４の下流側には吹出口（図示せず）が設けられている。吹出口は車室内へ空調空気を吹き出す手段である。暖房用熱交換器２４はエンジン冷却水が循環する温水回路の一部を形成する。温水回路には温水の流れを制御する温水弁２５が備えられている。なお、蒸発器１８は暖房モードにおける補助暖房装置を構成し、温水式の暖房用熱交換器２４が主暖房装置を構成する。

図１において、電気空調用電子制御装置（制御手段：以下ＥＣＵという）２６は、マイクロコンピュータとその周辺回路とから構成され、予め設定されたロジックに従って入力信号に対する演算処理を行って、電磁クラッチ１１、両電磁弁１３、２１及びその他の電気機器（１４ａ、２３、２５等）の作動を制御する。

ＥＣＵ２６を含む第１実施形態の電気制御ブロック図を図２に示す。ＥＣＵ２６には、車室内の内気温を検出する内気温センサ３０、外気温を検出する外気温センサ３１、車室内への日射量を検出する日射センサ３２、蒸発器１８の温度センサ３３、車両エンジン１２の水温センサ３４、冷凍サイクルの圧縮機１０吐出側の圧力センサ３５等のセンサ群から出力される検出信号が入力される。

蒸発器１８の温度センサ３３は、図１に示すように蒸発器１８の吹出直後の部位に配置され、蒸発器１８の吹出空気温度を検出する。また、圧力センサ３５は図１に示すように圧縮機１０の吐出側と両電磁弁１３、２１の上流側との間に配置されている。

また、車室内計器盤付近に設置される空調操作パネル４０の操作スイッチ群４１〜４５からの操作信号がＥＣＵ２６に入力される。この操作スイッチ群としては、ホットガスバイパスによる暖房モードの運転信号を出すホットガススイッチ（補助暖房スイッチ）４１、空調の吹出モード（フェイス、バイレベル、フット、デフロスタの各モード）を切り替えるモード切替スイッチ４２、車室内温度の設定信号を出す温度設定スイッチ４３、冷房モードの運転信号を出すエアコンスイッチ４４、送風機２３の風量を切り替える風量切替スイッチ４５等が備えられている。

次に、上記構成において第１実施形態の作動を説明する。まず、最初に、冷凍回路の作動の概要を説明する。

冷房モード：エアコンスイッチ４４が投入され、冷房モードの運転信号が出力されると、ＥＣＵ２６により冷房用電磁弁１３が開状態とされ、暖房用電磁弁２１が閉状態とされる。更に、電磁クラッチ１１が接続状態となり、圧縮機１０が車両エンジン１２にて駆動される。

これにより、圧縮機１０の吐出ガス冷媒は開状態の冷房用電磁弁１３を通過して凝縮器１４に流入する。冷媒は凝縮器１４で冷却されて凝縮する。そして、凝縮後の液冷媒は受液器１５で気液分離され、液冷媒のみが温度式膨張弁１６に導入される。温度式膨張弁１６は冷媒を減圧して、低温低圧の気液２相状態とする。

次に、この低圧冷媒は逆止弁１７を通過して蒸発器１８内に導入される。蒸発器１８内に導入した冷媒は送風機２３の送風する空調空気から吸熱して蒸発器１８内で蒸発する。蒸発器１８で冷却された空調空気は車室内へ吹き出して車室内を冷房する。蒸発器１８で蒸発したガス冷媒はアキュームレータ１９を介して圧縮機１０に吸入され、圧縮される。

暖房モード：一方、ホットガススイッチ４１が投入されると、暖房モードの運転信号がＥＣＵ２６に出力される。暖房モードの運転信号の入力により、ＥＣＵ２６は冷房用電磁弁１３を閉状態にし、暖房用電磁弁２１を開状態にする。その結果、ホットガスバイパス通路２０が開通するので、暖房モードが設定される。

次いで、ＥＣＵ２６は電磁クラッチ１１を接続状態として、圧縮機１０が車両エンジン１２にて駆動される状態にする。その結果、圧縮機１０の高温吐出ガス冷媒（過熱ガス冷媒）が開状態の暖房用電磁弁２１を通って絞り２１ａで減圧された後、蒸発器１８に流入する。このとき、逆止弁１７はホットガスバイパス通路２０からのガス冷媒が温度式膨張弁１６側へ流れるのを防止する。

そして、絞り２１ａで減圧された後の過熱ガス冷媒が蒸発器１８にて送風空気に放熱して、送風空気を加熱する。ここで、蒸発器１８にてガス冷媒から放出される熱量は、圧縮機１０の圧縮仕事量に相当する。

更に、エンジン１２の温水温度がある程度上昇している場合には、温水弁２５を開状態にして暖房用熱交換器２４に温水を流すことにより、暖房用熱交換器２４において送風空気を更に加熱することができ、車室内へ快適な温風を吹き出すことができる。

蒸発器１８で放熱したガス冷媒はアキュームレータ１９を介して圧縮機１０に吸入され、圧縮される。なお、冬季暖房時には、窓ガラスの曇り止めのために通常、外気を導入して空調ケース２２内に送風する。

第１実施形態におけるホットガスヒータ機能による暖房モード時の制御について図３に示したフローチャートに基づいて説明する。図３にはホットガススイッチ４１をオンにした際に行われる制御の流れが示されている。ホットガススイッチ４１がオフにされると、図３に示す制御を終了する。

ホットガススイッチ４１がオンにされると割り込み信号が発生してＥＣＵ２６は図３に示す制御動作を行う。まず、暖房モードでの運転を開始する前に冷媒の回収運転を行う（Ｓ１１）。

冬期の寒冷時には外気雰囲気が低温であるので、冷凍サイクルのうち、凝縮器１４、受液器１５等の内部に冷媒が液化して溜まる（寝込む）という現象が発生する。このため、冬期の寒冷時にホットガスヒータによる暖房運転を実行する時に冷媒不足が生じるおそれがあるので、ホットガスヒータによる暖房運転の起動時、あるいは、ホットガスヒータによる暖房運転を長時間継続するときには所定時間間隔（例えば、３０分間隔）で、冷凍サイクルを冷房モードの状態に切り替える。

これにより、凝縮器１４、受液器１５３側の流路に冷媒を循環して、寝込み冷媒を蒸発器１８、アキュムレータ１９、圧縮機１０側（ホットガスバイパスサイクル側）に回収する。この冷房モードへの切替時間、すなわち、冷媒回収運転時間は例えば、３０秒程度である。

冷媒の回収運転Ｓ１１の終了後、一旦、圧縮機１０を停止する。そして、電磁弁２１及び１３をそれぞれ開状態及び閉状態に切り替えることで冷凍回路を暖房モードに設定する。その後、電磁クラッチ１１をオフにした回数を計数するカウンタ（計数部）を０にリセットする（Ｓ１２）ことで、暖房モードでの運転の準備が完了する。

次に、外気温Ｔａｍが所定値（例えば、５℃）以下であるかを判定する。外気温Ｔａｍが第１所定値以下のときは、更に、エンジン水温Ｔｗが所定値（例えば、８０°Ｃ）以下であるか判定する。

外気温Ｔａｍ及びエンジン水温Ｔｗのいずれかがそれぞれの所定値を超える場合にはホットガスヒータによる暖房モードを必要としないので、そのまま、ステップ１２（Ｓ１２）に戻る。外気温Ｔａｍ及びエンジン水温Ｔｗがそれぞれ所定値以下である場合にはホットガスヒータによる暖房モードでの運転を必要としているので以下のステップに進む。

電磁クラッチ１１のオフ回数が１回以上（Ｓ１５：所定回数としては０が設定されている）で且つ低車速（ＳＰＤ＝０：低車速か否かの判定を図４に示す）である（Ｓ１６）場合、ステップ１７（Ｓ１７）に制御を移行する。図４で示すように、ＳＰＤの値は車速が上昇する場合には時速１０ｋｍ以上になるときに１になり、１になった後は車速が５ｋｍ以下になったときに０に戻るように設定されており、設定速度付近での過度のＳＰＤ値の変動を抑制している。

車速が高い場合にはロードノイズが大きくなるので、冷媒の圧力が高い状態で圧縮機１０の運転を行っても冷媒圧力の変動により発生するノイズはあまり感知されない。また、圧縮機１０のオフ回数が０回の場合は暖房能力が立ち上がる最中であり、冷媒圧力の増加の程度は定常運転時より小さくなることが期待されるので高い圧力まで圧縮機１０を運転することによる騒音発生頻度の抑制効果が冷媒の圧力変動の絶対値を小さくする効果よりも大きくなる。従って、圧縮機１０を停止させる冷媒の圧力としては、第２所定値よりも高い値である第１所定値を採用できる。

Ｓ１７では圧力センサ３５にて検出される圧力ＰＨＣが第２所定値ＰＨ以上になるまで圧縮機１０を作動させるステップである。圧力ＰＨＣが第２所定値ＰＨ以上になった場合は圧縮機１０を停止してステップ１８（Ｓ１８）に制御を移行する。

第２所定値ＰＨの決定を図５に示す。第２所定値ＰＨは低い程、騒音の低減の観点では好ましい。例えば、第２所定値ＰＨ＝１．６ＭＰａ程度に設定できる。しかしながら、暖房能力の観点からは高い方が好ましいので、より高い暖房能力が要求される条件（外気温が低い）では第２所定値ＰＨは第１所定値（２．０ＭＰａ）と同じ値に設定し、外気温が高くなるにつれて第２所定値ＰＨを１．６ｋＰａから２．０ＭＰａにまで緩やかに変化させている。

冷媒の圧力ＰＨＣが第２所定値ＰＨ以上になり制御が移行するＳ１８では圧縮機１０を第１所定時間だけ停止する（Ｓ１８：低出力運転モード）。第１所定時間は、図６に示すように、圧縮機１０を作動していた時間が短いほど長い時間を設定する。例えば、オン時間が０秒以上４秒未満では第１所定時間を６０秒とし、オン時間が４秒以上７秒未満では第１所定時間を２０秒、オン時間が７秒以上では第１所定時間を１０秒としている。オン時間が短いときは暖房能力が過剰であり冷媒圧力が高くなっていることを示しており、長時間圧縮機１０を停止しないと冷媒圧力が充分に低下しないと共に、圧縮機１０を充分に保護するためである。

電磁クラッチ１１のオフ回数が１回未満あるいは高車速の場合、冷媒圧力ＰＨＣが上限圧力（第１所定値：本実施形態では２．０ＭＰａ）以上になるまで圧縮機１０の運転を続ける（Ｓ２１）。冷媒圧力ＰＨＣが第１所定値以上になった場合の制御はＳ１８と同様である。Ｓ１８、Ｓ２２いずれのステップにより圧縮機１０を停止しても、圧縮機１０の停止後にオフ回数に１を加え（Ｓ１９）、ステップ１３に戻る。

この制御は、ホットガススイッチ４１が切られるまで行われる。

従来技術ではＳ１２、Ｓ１５及びＳ１９の制御が行われておらず、ＳＰＤが０である場合に冷媒の圧力ＰＨＣの上限値として一律に第２所定値ＰＨを採用することになって、図７の一点鎖線で示したような圧力変動を示すことになる。それに対して本実施形態ではＳＰＤが０であっても、圧縮機１０のオフ回数が０である場合には冷媒の圧力ＰＨＣの上限値として高い値を設定することで図７の実線で示したような圧力変動を示し、従来技術における最初の数回（図７では２回）の圧力変動の発生を無くすことができると共に、冷媒の圧力が相対的に高くなることで暖房能力が向上できる。ここで、圧縮機１０のオフ回数をカウントして、そのカウント数に基づき制御を行うことは大幅なコスト上昇の要因にならない。従って、本実施形態では騒音発生の抑制と高い暖房能力とを簡便な装置で両立できる。

（第１実施形態の変形態様）
前記第１実施形態におけるＳ１８及び／又はＳ２２での圧縮機１０の停止時間の決定は圧縮機１０のオン時間から算出する方法に代えて、圧力センサ３５からの冷媒圧力が第３所定値以下になるまでの時間を採用できる。冷媒圧力の実測に基づき圧縮機１０の停止時間を決定するので詳細な制御が期待できる。

第３所定値の決定方法は特に限定されない。固定された値を採用することもできるし、第１実施形態と同様に圧縮機のオン時間から算出する方法も想定できる。例えば、図８に示すように、圧縮機１０を作動していた時間が短いほど低い圧力を第３所定値として設定する。例えば、オン時間が０秒以上４秒未満では第３所定値を０．５ＭＰａとし、オン時間が４秒以上７秒未満では第３所定値を０．８ＭＰａ、オン時間が７秒以上では第３所定時間を１．０ＭＰａとしている。オン時間が短いときは暖房能力が過剰であり冷媒圧力が高くなっていることを示しており、長時間圧縮機１０を停止させることで冷凍回路を保護するために低い値を設定している。

以下に動作を説明する。ＥＣＵ２６は、冷媒の圧力が第１所定値以上になったときに圧縮機１０を停止する。冷媒の圧力は低下する。ＥＣＵ２６は、冷媒の圧力を圧力センサ３５により検知し、冷媒の圧力が第３所定値以下になったときに圧縮機１０の運転を再開する。第３所定値は前述した通り圧縮機１０のオン時間により決定される。次に冷媒の圧力が上昇したときには第１所定値に代えて第２所定値（１．６ＭＰａ）を基準に圧縮機１０を停止する。冷媒の圧力は図９に示すように時間経過に従い変化することになる。

また、電磁弁１３及び２１に代えて一つの切替弁を採用できる。更に、圧縮機１０として吐出量を可変できる手段を採用し、冷媒の吐出量を制御して低出力運転モードを実現することもできる。

（参考形態）
本参考形態と第１実施形態との相違点は、図１０に示すように、圧縮機１０の吐出側に冷媒の流れの一部を圧縮機１０の低圧側に戻すリリーフバルブ（弁体）２７を設けたことである。リリーフバルブ２７と圧縮機１０の低圧側との間には冷媒を減圧する絞り２８が設けられている。なお、第１実施形態と同じ機能を発揮する部材には同じ符号を付けている。以下、相違点について説明する。

リリーフバルブ２７は冷媒圧力が設定された値以上になると開き、更に設定された値以下になることで閉じる手段である。リリーフバルブ２７に代えて、任意の冷媒圧力で、開状態及び閉状態になる電磁弁を用いることもできる。

参考形態における制御方法としては第１実施形態における制御の説明で用いたフローチャートに僅かな改変をすることでそのまま採用できる。具体的には、(1)Ｓ１７（Ｓ２１）にて冷媒圧力ＰＨＣが第２所定値ＰＨ（第１所定値：２．０ＭＰａ）以上であるか否かの判断が圧力センサ３５からの検出信号によらず、リリーフバルブ２７が開状態に切り替わる圧力（本実施形態では１．９ＭＰａ）にて実現していること、(2)Ｓ１８及びＳ２２にて圧縮機１０を停止する代わりにリリーフバルブ２７を開状態に維持することで実現していること、(3)圧縮機１０を停止する時間にて制御する代わりに、閉状態に切り替わる圧力（第３所定値：１．６ＭＰａ）を設定することで冷媒圧力を制御すること、である。

本参考形態によると、図１１のような冷媒の圧力変動を示す。図７で示した従来技術や第１実施形態での冷媒の圧力変動に比べて、圧力の変動幅を小さくすることができ、圧力変動に由来する騒音発生を抑制できる。

（参考形態の変形態様）
圧縮機の運転開始時からの時間、前記弁体（この場合、電磁弁）の作動回数などの増加に従い、弁体が開閉する冷媒圧力を徐々に減少させることができる。例えば、弁体が作動する圧力を変動させることで、図１２に示すような冷媒の圧力変動を示す。冷媒圧力の上限値を徐々に減少させることで、高い暖房能力を保持したまま、騒音発生を抑制できる。

更に、前記第１実施形態における圧縮機の運転モードの切替（オン・オフ制御、通常運転−低出力運転モード間での切替制御など）を組み合わせることができる。弁体の容量によっては、弁体を開状態にしても充分に冷媒圧力を低下できないことが想定されるので、弁体に加えて圧縮機の運転モードの切替を組み合わせることで冷凍回路の充分な保護と騒音発生の抑制とが実現できる。例えば弁体が開状態になる圧力よりも高い圧力を設定して、冷媒の圧力が設定したその圧力よりも高くなった場合に圧縮機の運転モードを切り替えることで、通常は弁体で圧力変動の少ない冷媒圧力の制御を実現し、弁体の容量では充分な圧力制御が実現できなくなったときには圧縮機の運転モードを切り替えることで対応できる。

第１実施形態の車両用空調装置の全体構成を示す構成図である。 第１実施形態の車両用空調装置の電気制御ブロック図である。 第１実施形態の車両用空調装置の暖房モード時の制御を示すフローチャートである。 図３のステップ１６にて用いる車速判定の詳細を示した図である。 図３のステップ１７にて用いる冷媒の圧力判定（第２所定値の設定）の詳細を示した図である。 図３のステップ１８及び２２にて用いる圧縮機を停止する時間を判定（第１所定時間の設定）する詳細を示した図である。 従来技術と第１実施形態とにおける暖房モード時の冷媒圧力の変動を示す図である。 第１実施形態の変形態様における圧縮機の運転を再開する冷媒圧力を判定（第３所定値の設定）する詳細を示した図である。 第１実施形態の変形態様における暖房モード時の冷媒圧力の変動を示す図である。 参考形態の車両用空調装置の全体構成を示す構成図である。 参考形態における暖房モード時の冷媒圧力の変動を示す図である。 参考形態の変形態様における暖房モード時の冷媒圧力の変動を示す図である。

符号の説明

１０…圧縮機
１３、２１…電磁弁
１４…凝縮器
１８…蒸発器
２０…ホットガスバイパススイッチ
２７…リリーフバルブまたは電磁弁

Claims (9)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と前記冷媒を凝縮させる凝縮器と前記冷媒を減圧する減圧手段と前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを備え、前記冷媒がこの順番で環状に流れる冷房モード及び前記圧縮機から吐出される前記冷媒の流れを前記蒸発器に直接導入する暖房モードの間で切替可能に接続して形成した冷媒回路と、
   前記暖房モード時において、前記蒸発器に導入される前記冷媒の圧力が第１所定値以上になった場合に、第１所定時間だけ通常運転モードから低出力運転モードに前記圧縮機の運転を切り替える第１冷媒圧力調節部を備える制御手段と、
   を有する車両用空調装置であって、
   前記制御手段は、
   前記圧縮機の運転開始から、前記第１冷媒圧力調節部が前記圧縮機を低出力運転モードに切り替えた回数を計数する計数部と、
   前記計数部が計数した前記回数が所定回数超の場合に前記第１所定値に代えて、前記第１所定値以下の値である第２所定値を設定する冷媒圧力制御部と、を備えることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記制御手段の前記第１冷媒圧力調節部に代えて、
   前記暖房モード時において、前記蒸発器に導入される前記冷媒の圧力が第１所定値以上になった場合に、前記冷媒の圧力が第３所定値以下になるまで通常運転モードから低出力運転モードに前記圧縮機の運転を切り替える第２冷媒圧力調節部を備える請求項１に記載の車両用空調装置。
3. 前記低出力運転モードは前記圧縮機を停止する運転モードである請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
4. 前記制御手段の前記第１又は第２冷媒圧力調節部に代えて又は加えて、
   前記暖房モード時において、前記蒸発器に導入される前記冷媒の圧力が第１所定値以上になった場合に、前記圧縮機から前記蒸発器に流れる前記冷媒の一部を減圧した後に前記圧縮機の低圧側に第１所定時間だけ戻す第３冷媒圧力調節部を備え、
   前記計数部は前記第３冷媒圧力調節部が前記圧縮機の前記蒸発器側の冷媒を前記低圧側に戻した回数を計数する手段である請求項１〜３のいずれかに記載の車両用空調装置。
5. 前記制御手段の前記第１又は第２冷媒圧力調節部に代えて又は加えて、
   前記暖房モード時において、前記蒸発器に導入される前記冷媒の圧力が第１所定値以上になった場合に、前記冷媒の圧力が第３所定値以下になるまで前記圧縮機から前記蒸発器に流れる前記冷媒の一部を減圧した後に前記圧縮機の低圧側に戻す第４冷媒圧力調節部を備え、
   前記計数部は前記第４冷媒圧力調節部が前記圧縮機の前記蒸発器側の冷媒を前記低圧側に戻した回数を計数する手段である請求項１〜３のいずれかに記載の車両用空調装置。
6. 前記制御手段の前記冷媒圧力制御部は、設置されている車両の速度の増大に応じて、前記第２所定値を大きくする手段である請求項１〜５のいずれかに記載の車両用空調装置。
7. 前記蒸発器に空気を任意の速度で送出できる空気送出手段を有し、
   前記制御手段の前記冷媒圧力制御部は、前記空気送出手段の空気送出量の増大に応じて前記第２所定値を大きくする手段である請求項１〜６のいずれかに記載の車両用空調装置。
8. 前記制御手段の前記冷媒圧力制御部は、設置されている車両の室内騒音の増大に応じて、前記第２所定値を大きくする手段である請求項１〜７のいずれかに記載の車両用空調装置。
9. 前記制御手段の前記圧力制御部は、前記第１所定値から前記第２所定値への切替を前記切替回数の増加に応じて漸次行う手段である請求項１〜８のいずれかに記載の車両用空調装置。

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