JP7015778B2 - 空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、空調装置に関する。

空調装置は、例えば、コンプレッサによって冷媒を循環させ、循環する冷媒の状態を気相と液相との間で状態を変化させながら熱交換を行って室内の熱を吸収する。空調装置は、例えば、液体状の冷媒をエバポレータで気化することにより、冷媒による吸熱効果を高めている。エバポレータにおける上流側には膨張弁が設けられている。膨張弁は、流通する液体状の冷媒を霧化して、エバポレータにおける気化の促進を図っている。

例えば、車両に設けられる空調装置では、膨張弁として、温度式膨張弁が用いられることが多い。温度式膨張弁は、エバポレータから排出される気体状の冷媒の温度及び圧力を感じる感温部を備える。温度式膨張弁は、感温部が感温した温度及び圧力によって膨張弁の開度を調整する。温度式膨張弁は、エバポレータから排出される冷媒の温度及び圧力が低い場合に徐々に閉じ、エバポレータから排出される冷媒の温度及び圧力が高い場合に膨張弁を徐々に開ける。コンプレッサは、例えば、エバポレータから排出された気体状の冷媒の流通路の下流側に配置される。

特開２００１－２６３８６７号公報

上記の空調装置において、温度式膨張弁では、始動時に膨張弁が全閉となる状態が発生する場合がある。膨張弁が全閉した状態でコンプレッサが作動すると、冷媒に含まれる潤滑剤がコンプレッサに供給されにくくなる。このため、潤滑剤が供給されにくい状態でコンプレッサが作動してしまい、コンプレッサの故障の原因となる問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、コンプレッサの故障を抑制できる空調装置を提供することを目的の一つとする。

この発明に係る空調装置は、以下の構成を採用した。
（１）：この発明の一態様に係る空調装置は、冷媒を圧縮して排出するコンプレッサと、前記コンプレッサから排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とともに、感温部における温度が高くなるほど弁開度を大きくする膨張弁と、前記膨張弁を通過した冷媒と内気との温度差によって前記冷媒を気化させるエバポレータと、前記感温部における温度を上昇させる加熱体と、前記加熱体を加熱制御する制御部と、空調装置を始動させる始動スイッチと、前記コンプレッサの出口の冷媒温度を検出する温度センサと、を備え、前記制御部は、前記始動スイッチの操作に応じて、前記コンプレッサの始動前に前記加熱体を加熱させ、前記加熱体の作動時間が基準時間を経過した場合に前記加熱体の加熱を終了させ、前記温度センサが検出した前記冷媒温度が第１温度閾値よりも低くなった場合に、前記加熱体を加熱させるものである。

（２）：上記（１）の態様において、前記制御部は、前記加熱体の作動時間が基準時間を経過した場合に前記加熱体の加熱を終了させるものである。

（３）：上記（２）の態様において、前記コンプレッサの出口の冷媒温度を検出する温度センサを更に備え、前記制御部は、前記温度センサが検出した前記冷媒温度が第１温度閾値よりも低くなった場合に、前記加熱体を加熱させるものである。

（４）：上記（３）の態様において、前記制御部は、前記温度センサが検出した前記冷媒温度が第１温度閾値以上となった場合に、前記加熱体の加熱を終了させるものである。

（５）：この発明の一態様に係る空調装置は、冷媒を圧縮して排出するコンプレッサと、前記コンプレッサから排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とともに、感温部における温度が高くなるほど弁開度を大きくする膨張弁と、前記膨張弁を通過した冷媒と内気との温度差によって前記冷媒を気化させるエバポレータと、前記エバポレータの出口部の冷媒温度及び圧力を検出する温度圧力センサと、前記感温部における温度を上昇させる加熱体と、前記加熱体を制御する制御部と、空調装置を始動させる始動スイッチと、を備え、前記制御部は、前記温度圧力センサが検出した冷媒温度が第２温度閾値より低いか、冷媒圧力が圧力閾値以上の場合に、前記始動スイッチの操作に応じて、前記コンプレッサの始動前に前記加熱体を加熱させるものである。

（６）：上記（５）の態様において、前記制御部は、前記温度圧力センサが検出した冷媒温度が第２温度閾値以上であり、かつ冷媒圧力が圧力閾値より低くなった場合に、前記加熱体の加熱を終了させるものである。

（７）：上記（６）の態様において、前記コンプレッサの出口の冷媒温度を検出する温度センサを更に備え、前記制御部は、前記コンプレッサの作動中に前記温度センサが検出した冷媒温度が第１温度閾値よりも低くなった場合に、前記加熱体を加熱させるものである。

（８）：上記（７）の態様において、前記制御部は、前記コンプレッサの作動中に前記温度センサが検出した冷媒温度が第１温度閾値以上となった場合に、前記加熱体の加熱を終了させるものである。

（９）：上記（６）の態様において、前記制御部は、前記コンプレッサの作動中に前記温度圧力センサが検出した冷媒温度が第２温度閾値より低いか、冷媒圧力が圧力閾値以上の場合に、前記加熱体を加熱させるものである。

（１０）：上記（７）または（９）の態様において、前記制御部は、前記コンプレッサの作動中に前記温度圧力センサが検出した冷媒温度が第２温度閾値以上であり、かつ冷媒圧力が圧力閾値より低くなった場合に、前記加熱体の加熱を終了させるものである。

（１１）：上記（１）から（１０）のいずれかの態様において、前記加熱体は、電気抵抗により発熱するものである。

（１）から（１１）によれば、コンプレッサの故障を抑制できる空調装置を提供することができる。

空調装置１の構成の一例を示すブロック図である。 温度式膨張弁１５の一例を示す断面図である。 温度式膨張弁１５におけるｐ－ｈ線図の一例を説明する図である。 第１実施形態の制御装置６０の処理の一例を示すフローチャートである。 空調装置１の始動時における対象冷媒の温度圧力の時間変化を示すグラフである。 第１実施形態の制御装置６０の処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態の制御装置６０の処理の一例を示すフローチャートである。 対象冷媒の冷媒温度及び冷媒圧力と所定始動条件の関係を説明する図である。 第２実施形態の制御装置６０の処理の一例を示すフローチャートである。

＜第１実施形態＞
以下、第１実施形態について説明する。

図１は、空調装置１の構成の一例を示すブロック図である。空調装置１は、例えば、車両に設けられる車両用空調装置である。空調装置１は、車両用以外の空調装置、例えば居室などの空調に用いられる空調装置でもよい。図１に示すように、空調装置１は、コンプレッサ１１と、室内熱交換器１２と、室外熱交換器１３と、レシーバ１４と、本発明の膨張弁の一例である温度式膨張弁１５と、エバポレータ１６と、エアコンスイッチ５０と、本発明の制御部の一例である制御装置６０と、を備える。

コンプレッサ１１と室内熱交換器１２との間には、第１配管２１が設けられ、室内熱交換器１２と室外熱交換器１３との間には、第２配管２２が設けられている。第１配管２１および第２配管２２には、いずれも高圧高温であり、気液二相の冷媒（以下「二相冷媒」という）が流通する。室外熱交換器１３とレシーバ１４との間には、第３配管２３が設けられ、レシーバ１４と温度式膨張弁１５との間には、第４配管２４が設けられている。第３配管２３および第４配管２４には、いずれも高圧恒温であり、液相の冷媒（以下「液相冷媒」という）が流通する。

温度式膨張弁１５とエバポレータ１６との間には、第５配管２５及び第６配管２６が設けられている。第５配管２５には、低圧低温の二相冷媒が流通し、第６配管には、低圧恒温であり、気相の冷媒（以下「気相冷媒」という）が流通する。温度式膨張弁１５とコンプレッサ１１との間には、第７配管２７が設けられている。第７配管２７には、低圧恒温の気相冷媒が流通する。

コンプレッサ１１は、気相冷媒を圧縮して二相冷媒として排出する。コンプレッサ１１は、第１配管２１～第７配管２７を通じて、室内熱交換器１２と、室外熱交換器１３と、レシーバ１４と、温度式膨張弁１５と、エバポレータ１６の間で圧縮した冷媒を循環させる。室内熱交換器１２及び室外熱交換器１３は、車両の室内及び室内において、コンプレッサ１１から排出された冷媒と外気または内気との間で熱交換を行い、冷媒を液化させる。空調装置１は、冷房運転時には、室外熱交換器１３によって冷媒を液化させ、暖房運転時には、室内熱交換器１２によって冷媒を液化させる。

レシーバ１４は、コンプレッサ１１によって圧縮され、室内熱交換器１２及び室外熱交換器１３によって液化された冷媒を貯留する。レシーバ１４は、冷媒を貯留する際、液化できなかったわずかな気相冷媒を液相冷媒と分離する。温度式膨張弁１５は、レシーバ１４から流出される液相冷媒を減圧してエバポレータ１６に噴出する。エバポレータ１６は、温度式膨張弁１５を通過した冷媒と内気との温度差によって冷媒を気化し、気化された冷媒をコンプレッサ１１に戻す。第１配管２１と第２配管２２と間には、切替弁が設けられており、この切替弁は、冷房時には、冷媒を室内熱交換器１２に流入させず、暖房時には、冷媒を室内熱交換器１２に流入させるように流路を切り替える。第５配管２５と第６配管２６と間には、切替弁が設けられており、この切替弁は、冷房時には、冷媒をエバポレータ１６に流入させ、暖房時には、冷媒をエバポレータ１６に流入させないように流路を切り替える。

ここで、温度式膨張弁１５の構造について説明する。図２は、温度式膨張弁１５の一例を示す断面図である。図２に示すように、温度式膨張弁１５は、弁３１と、仕切部３２を備えている。仕切部３２により、液体流路３３と気体流路３４が仕切られており、液体流路３３に弁３１が配置されている。

仕切部３２には、感温部材である感温棒３５が貫通しており、感温棒３５における気体流路３４に配置された部分が感温部３５Ａとなっている。感温部３５Ａにおける液体流路３３から見た反対側には、ダイヤフラム３６および封入部３７が設けられており、封入部３７には封入冷媒３８が収容されている。弁３１における感温棒３５の反対側には、弁３１を感温棒３５側に付勢するバネ３９が設けられている。

液体流路３３の上流側には第４配管２４が接続され、下流側には第５配管２５が接続される。このため、レシーバ１４から流出した液相冷媒は、液体流路３３を流通してエバポレータ１６に戻される。液体流路３３には、弁３１が設けられており、弁３１の開度によって、エバポレータ１６に供給される冷媒の量が調整される。

気体流路３４の上流側には第６配管２６が接続され、下流側には第７配管２７が接続されている。このため、エバポレータ１６から流出した気相冷媒は、気体流路３４を流通してコンプレッサ１１に流入する。気体流路３４には、感温棒３５における感温部３５Ａが配置されている。

感温部３５Ａは、ダイヤフラム３６に接しており、感温部３５Ａの熱は、ダイヤフラム３６を介して封入部３７に収容された封入冷媒３８に伝達される。封入冷媒３８は、感温部３５Ａから熱を受けると膨張し、ダイヤフラム３６を感温棒３５側に押し込む。感温棒３５は、ダイヤフラム３６を介した封入冷媒の押込みにより、弁３１に近づく方向に移動する。感温棒３５が弁３１に近づく方向に移動すると、弁３１が開く。このように、温度式膨張弁１５では、コンプレッサ１１に戻される冷媒の温度に応じて、弁３１の弁開度が調整される。温度式膨張弁１５は、弁３１が開くと、第４配管２４を通じて流入する高圧恒温の液相冷媒を断熱膨張させる。

また、気体流路３４内の気相冷媒の冷媒圧力が高まると、弁３１から遠ざかる方向にダイヤフラム３６が押し込められ、感温棒３５に対して、弁３１から遠ざかる方向に移動する力が働く。気体流路３４内の気相冷媒の冷媒圧力が低くなると、弁３１に近づく方向にダイヤフラム３６が引っ張られ、感温棒３５に対して、弁３１に近づく方向に移動する力が働く。

感温部３５Ａが冷却されて封入冷媒３８が膨張した状態から収縮すると、バネ３９の付勢力によって感温棒３５がダイヤフラム３６側に付勢されて感温棒３５がダイヤフラム３６側に移動し、弁３１が徐々に閉じられる。そして、封入冷媒３８の温度が低い温度、例えば常温となったときに、バネ３９の付勢力によって弁３１が閉じる。弁３１が全閉となると、エバポレータ１６に対する液相冷媒の流通が遮断される。このように構成された温度式膨張弁１５は、室外熱交換器１３で熱交換された冷媒を減圧するとともに、感温部３５Ａにおける温度が高くなるほど弁開度を大きくする。

温度式膨張弁１５は、エバポレータ１６の出口の冷媒圧力と冷媒温度に応じて感温部３５Ａ及びダイヤフラム３６が動作して弁３１を開閉することにより、冷媒の断熱膨張を制御している。例えば、温度式膨張弁１５は、エバポレータ１６の出口の冷媒圧力が低く、冷媒温度が高いときに弁３１を開き、エバポレータ１６の出口の冷媒圧力が低く、冷媒温度が低いときに弁３１を閉じる。以下に、温度式膨張弁１５における弁３１の開閉基準について説明する。図３は、温度式膨張弁１５におけるｐ－ｈ線図の一例を説明する図である。

図３に示すように、冷媒は、臨界点ＣＰよりも比エンタルピーが低い状態で飽和液線Ｌ１１を描き、臨界点ＣＰよりも比エンタルピーが高い状態で飽和気線Ｌ１２を描く。等エントロピー線Ｌ１３や冷媒の過熱蒸気の等温線Ｌ１４は、飽和気線Ｌ１２よりも高エンタルピー側で描かれる。弁３１の開弁線Ｌ１は、冷媒の飽和気線Ｌ１２よりもやや高比エンタルピー（高温）側で、冷媒の飽和気線Ｌ１２に沿って描かれる。開弁線Ｌ１よりも低温または高圧であるときに弁３１が開となり、開弁線Ｌ１よりも高温または低圧であるときに弁３１が閉となる。

第１配管２１におけるコンプレッサ１１の近傍位置には、温度センサ４１が設けられている。第６配管２６におけるエバポレータ１６の出口部の近傍位置には、温度圧力センサ４２が設けられている。第７配管２７における温度式膨張弁１５の近傍位置には、加熱体４３が設けられている。

温度センサ４１は、コンプレッサ１１から排出される二相冷媒の温度を検出する。温度センサ４１は、検出した温度に関する第１温度信号を制御装置６０に送信する。温度圧力センサ４２は、エバポレータ１６から排出される気相冷媒の温度及び圧力を検出する。温度圧力センサ４２は、検出した温度及び圧力に関する第２温度信号及び圧力信号を制御装置６０に送信する。

加熱体４３は、第７配管２７内の気相冷媒を加熱する。加熱体４３は、第７配管２７内の気相冷媒を加熱することにより、エバポレータ１６から排出された冷媒であり、第６配管２６内及び温度式膨張弁１５における気体流路３４内の気相冷媒も合わせて加熱する。加熱体４３は、例えば電気抵抗による発熱する抵抗発熱体を備える。加熱体４３は、制御装置６０によって発熱制御（加熱制御）される。なお、第１実施形態では、加熱体４３は、第７配管２７に設けられるが、第６配管２６に設けられてもよいし、温度式膨張弁１５の気体流路３４に設けられてもよい。加熱体４３は、例えば、温度式膨張弁１５における感温部３５Ａであってもよいし、感温部３５Ａに設けられてもよい。

エアコンスイッチ５０は、例えば車室内に設けられる。エアコンスイッチ５０は、例えば、車両の乗員の操作によってオンとオフとに切り替えられる。エアコンスイッチ５０は、オフからオンに切り替えられると、制御装置６０にオン信号を送信し、オンからオフに切り替えられると、制御装置６０にオフ信号が送信する。エアコンスイッチ５０は、空調装置１を始動させる始動スイッチであり、空調装置１の運転を終了する終了スイッチも兼ねている。

制御装置６０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサが、各種記憶装置に記憶されたアプリケーションプログラム、或いはブラウザなどのプログラムを実行することにより実現される。制御装置６０は、エアコンスイッチ５０により送信されたオン信号に基づいて、コンプレッサ１１を始動させて空調装置１の作動を開始し、エアコンスイッチ５０により送信されたオフ信号に基づいて、コンプレッサ１１を停止させて空調装置１の作動を終了する。

制御装置６０は、温度センサ４１、温度圧力センサ４２により送信される第１温度信号、第２温度信号、及び圧力信号に対する第１温度閾値Ｔα、第２温度閾値Ｔβ、及び圧力閾値Ｐαを記憶している。第１温度閾値Ｔαは、例えば、空調装置１の作動中におけるコンプレッサ１１から流出する二相冷媒の適正温度の上限値を示す値である。第１温度閾値Ｔαは、例えば、４０℃～１３０℃の範囲の中のいずれかの値とされる。

第２温度閾値Ｔβは、例えば、空調装置１の始動時におけるエバポレータ１６の出口側における対象冷媒の適正温度の上限値を示す値である。エバポレータ１６の出口側における対象冷媒の冷媒温度が第２温度閾値Ｔβ以上となっているときには、温度式膨張弁１５の弁３１が十分に開いた状態となる。第２温度閾値Ｔβは、例えば、３０℃～５０℃の範囲の中のいずれかの値とされる。圧力閾値Ｐβは、例えば、空調装置１の始動時におけるエバポレータ１６の出口側における対象冷媒の適正圧力の下限値を示す値である。エバポレータ１６の出口側における対象冷媒の冷媒圧力が圧力閾値Ｐα以上となっているときには、温度式膨張弁１５の弁３１が十分に開いた状態となる。圧力閾値Ｐαは、例えば、０．２ＭＰａ～１．１ＭＰａ（絶対圧）の範囲の中のいずれかの値とされる。

制御装置６０は、温度センサ４１、温度圧力センサ４２により送信される第１温度信号、第２温度信号、及び圧力信号と、これらに対する閾値と、に基づいて、加熱体４３の加熱制御を行う。制御装置６０は、時間を計測するタイマを備えている。

次に、制御装置６０における制御について説明する。なお、エバポレータ１６の出口の冷媒圧力及び冷媒温度は、いずれも第６配管２６、温度式膨張弁１５の気体流路３４、第７配管２７内の冷媒圧力及び冷媒温度と共通である。以下の説明では、エバポレータ１６の出口の冷媒を対象冷媒ということがある。

まず、空調装置１の始動時における制御装置６０の制御について説明する。図４は、制御装置６０の処理の一例を示すフローチャートである。図４には、空調装置１の始動時における制御装置６０の制御の一例を示す。図４に示すように、制御装置６０は、まず、エアコンスイッチ５０からオン信号が送信されたか否かに基づいて、エアコンスイッチ５０がオンとされたか否かを判定する（ステップＳ１１１）。エアコンスイッチ５０がオンとされていないと判定した場合、制御装置６０は、ステップＳ１１１の処理を繰り返す。

次に、エアコンスイッチ５０がオンとされたと判定した場合、制御装置６０は、加熱体４３の加熱を開始し（ステップＳ１１２）、第７配管２７内の対象冷媒を加熱して昇温させる。また、制御装置６０は、エアコンスイッチ５０がオンされたと判定した場合に、コンプレッサ１１の始動を開始させる前の待機状態にする。制御装置６０は、コンプレッサ１１を５秒間待機状態とし、エアコンスイッチ５０がオンされたと判定してから５秒後にコンプレッサ１１を始動させる。

次に、制御装置６０は、タイマによって加熱体４３の作動時間である加熱時間αの計測を開始する（ステップＳ１１３）。タイマは、加熱体４３の加熱時間αとして、基準時間、例えば３０秒を計測する。加熱体４３の加熱時間αは、コンプレッサ１１に始動前の待機時間である５秒よりも長い３０秒である。このため、制御装置６０が加熱時間αを計測している間に、停止していたコンプレッサ１１が始動する。また、制御装置６０は、コンプレッサ１１が始動する前に加熱体４３を加熱することとなる。なお、基準時間は、３０秒以外の時間であってもよい。基準時間は、コンプレッサ１１が始動するまでの時間以上の時間とする。

次に、制御装置６０は、タイマによって計測される計測時間が加熱時間αを経過したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。タイマ計測時間が加熱時間αを経過していないと判定した場合、制御装置６０は、タイマ計測時間が加熱時間αを経過するまでステップＳ１１５の処理を繰り返す。タイマ計測時間が加熱時間αを経過したと判定した場合、制御装置６０は、加熱体４３の加熱を終了させる（ステップＳ１１５）。その後、制御装置６０は、図４に示す処理を終了する。

制御装置６０は、空調装置１の始動時において、コンプレッサ１１が始動する前に、第７配管２７内の対象冷媒を加熱する。コンプレッサ１１が作動すると、第７配管２７内の対象冷媒の温度圧力が徐々に低下する。対象冷媒の温度圧力の低下に伴い、温度式膨張弁１５の弁３１が徐々に閉じる。

ここで、空調装置の始動時における対象冷媒の冷媒温度及び冷媒圧力の時間変化について説明する。図５は、空調装置１の始動時における対象冷媒の温度圧力の時間変化を示すグラフである。なお、対象冷媒の温度圧力とは、温度式膨張弁１５における感温棒３５の移動に寄与する対象冷媒の冷媒温度及び冷媒圧力を総合した概念である。対象冷媒の冷媒温度及び冷媒圧力を個々に見れば、冷媒温度が高いとき、または冷媒圧力が低いときに弁３１を開く方向に感温棒３５が移動し、冷媒温度が低いとき、または冷媒圧力が高いときに弁３１を開く方向に感温棒３５が移動する。この関係に対して、対象冷媒の温度圧力が高いときに弁３１を開く方向に感温棒３５が移動し、対象冷媒の温度圧力が低いときに弁３１を閉じる方向に感温棒３５が移動するものとして、以下の説明を行う。

従来の空調装置では、加熱体４３による加熱が行われないことから、図５に破線で示すように、時刻Ｔ１でコンプレッサ１１が始動し、時間の経過とともに対象冷媒の温度圧力が徐々に低くなり、弁３１が閉じていく。そして、時刻Ｔ３となったときに、対象冷媒の温度圧力は、弁３１が全閉となる高さとなる。以後、対象冷媒の温度圧力が上昇するため、弁３１が全閉状態となる時間が継続する。

弁３１が閉じているときにコンプレッサ１１が始動すると、エバポレータ１６から流出する気相冷媒がなくなりあるいは少なくなり、コンプレッサ１１に流入する気相冷媒の量が少なくなる。流入する気相冷媒の量が少ない状態でコンプレッサ１１を始動すると、気相冷媒に含まれる潤滑剤がコンプレッサ１１に十分にいきわたらず、コンプレッサ１１を故障させる原因となりえる。特に、弁３１が全閉となっている時間が長いと、コンプレッサ１１の故障の原因を助長する。

この点、制御装置６０は、コンプレッサ１１が始動する前に加熱体４３を加熱させ、対象冷媒を加熱して弁３１の開度を大きくしている。このため、例えば時刻Ｔ１で加熱体４３の加熱を開始し、時刻Ｔ２でコンプレッサ１１を始動させた場合に、コンプレッサ１１の始動時には、対象冷媒の温度圧力には変動がないとしても、対象冷媒の冷媒温度は高くなっている。したがって、コンプレッサ１１が作動しても、対象冷媒の温度圧力の低下は、従来の空調装置ほど大きくないので、弁３１が全閉とはならず、または全閉となったとしても全閉である時間を短くできる。よって、対象冷媒に含まれる潤滑剤がコンプレッサ１１にいきわたらせることができるので、コンプレッサ１１の故障を抑制することができる。

次に、空調装置１の作動中における制御装置６０の制御について説明する。図６は、制御装置６０における処理の一例を示すフローチャートである。図６には、空調装置１の作動中における制御装置６０の制御の一例を示す。制御装置６０は、温度圧力センサ４２により送信された第１温度信号及び記憶した第１温度閾値を読み出し、コンプレッサ１１の出口における二相冷媒の冷媒温度Ｔｃが第１温度閾値Ｔαより低いか否かを判定する（ステップＳ１２１）。

コンプレッサ１１の出口における二相冷媒の冷媒温度Ｔｃが第１温度閾値Ｔαより低くない（第１温度閾値Ｔα以上である）と判定した場合、制御装置６０は、ステップＳ１２６の処理に進む。コンプレッサ１１の出口における二相冷媒の冷媒温度Ｔｃが第１温度閾値Ｔαより低いと判定した場合、制御装置６０は、加熱体４３を加熱させ（ステップＳ１２２）、第７配管２７内の対象冷媒を加熱して昇温させる。

次に、制御装置６０は、エアコンスイッチ５０からオフ信号が送信されたか否かに基づいて、エアコンスイッチ５０がオフとされたか否かを判定する（ステップＳ１２３）。エアコンスイッチ５０がオフとされていないと判定した場合、制御装置６０は、コンプレッサ１１の出口における二相冷媒の冷媒温度Ｔｃが第１温度閾値Ｔαより低いか否かを判定する（ステップＳ１２４）。コンプレッサ１１の出口における冷媒の冷媒温度Ｔｃが第１温度閾値Ｔαより低いと判定した場合、制御装置６０は、ステップＳ１２３に戻り、エアコンスイッチ５０がオフとされたか否かを判定する。

コンプレッサ１１の出口における二相冷媒の冷媒温度Ｔｃが第１温度閾値Ｔαより低くない（第１温度閾値Ｔα以上である）と判定した場合、制御装置６０は、加熱体４３の加熱を終了させる（ステップＳ１２５）。次に、制御装置６０は、エアコンスイッチ５０からオフ信号が送信されたか否かに基づいて、エアコンスイッチ５０がオフとされたか否かを判定する（ステップＳ１２６）。エアコンスイッチ５０がオフとされていないと判定した場合、制御装置６０は、ステップＳ１２１に戻り、コンプレッサ１１の出口における二相冷媒の冷媒温度Ｔｃが第１温度閾値Ｔαより低いか否かを判定する。エアコンスイッチ５０がオフとされたと判定した場合、制御装置６０は、運転終了処理を行う（ステップＳ１２７）。制御装置６０は、コンプレッサ１１の作動を停止させるとともに、加熱体４３の加熱を行っている場合には、加熱を終了させる。こうして、制御装置６０は、図６に示す処理を終了する。また、ステップＳ１２３において、エアコンスイッチ５０がオフとされたと判定した場合、制御装置６０は、ステップＳ１２７に進み、運転終了処理（ステップＳ１２７）を行った後、図６に示す処理を終了する。

コンプレッサ１１の出口側における二相冷媒の冷媒温度が低いと、エバポレータ１６に流入する冷媒の量が少なく、エバポレータ１６における熱交換の効率が低いと考えられる。この場合に、加熱体４３によって対象冷媒を加熱することにより、弁３１の開度を大きくして、エバポレータ１６に流入する冷媒の量を増やすことができる。したがって、エバポレータ１６における熱交換の効率を高めることができる。

以上、説明した第１実施形態によれば、制御装置６０は、コンプレッサ１１が始動する前に加熱体４３を加熱させ、対象冷媒を加熱して弁３１の開度を大きくしている。このため、弁３１が全閉とはならず、または全閉となったとしても全閉である時間を短くできる。したがって、対象冷媒に含まれる潤滑剤がコンプレッサ１１にいきわたらせることができるので、空調装置１おける始動時の動作によるコンプレッサ１１の故障を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について説明する。

第２実施形態の空調装置１では、第１実施形態と比較して、制御装置６０における制御が異なる。以下、第２実施形態について、制御装置６０の制御を中心として説明を行う。制御装置６０は、始動時に、対象冷媒が所定の冷媒温度及び冷媒圧力となる条件を満たしているときに、加熱体４３を加熱する制御を行う。以下、第２実施形態における制御装置６０の制御について説明する。

図７は、制御装置６０の処理の一例を示すフローチャートである。図７には、空調装置１の始動時における制御装置６０の制御の一例を示す。図７に示すように、制御装置６０は、まず、エアコンスイッチ５０からオン信号が送信されたか否かに基づいて、エアコンスイッチ５０がオンとされたか否かを判定する（ステップＳ１３１）。制御装置６０は、エアコンスイッチ５０がオンとされていないと判定した場合、ステップＳ１３１の処理を繰り返す。

次に、エアコンスイッチ５０がオンとされたと判定した場合、コンプレッサ１１の始動を開始させる前の待機状態とし、５秒後にコンプレッサ１１を始動させる。また、制御装置６０は、温度圧力センサ４２により送信される第２温度信号及び圧力信号に基づいて、エバポレータ１６の出口側の対象冷媒の冷媒温度及び冷媒圧力を取得する。次に、制御装置６０は、取得した対象冷媒の冷媒温度Ｔｅ及び冷媒圧力Ｐについて、対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβ以上であり、かつ冷媒圧力が圧力閾値Ｐαより低いか否かを判定する（ステップＳ１３２）。制御装置６０は、対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβ以上であり、かつ冷媒圧力Ｐが圧力閾値Ｐαより低いと判定した場合、図７に示す処理を終了する。なお、「対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβより低いか、または冷媒圧力Ｐが圧力閾値Ｐα以上である場合」には、「対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβより低く、かつ冷媒圧力Ｐが圧力閾値Ｐα以上である場合」も含む。

制御装置６０は、対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβより低いか、または冷媒圧力Ｐが圧力閾値Ｐα以上であると判定した場合、加熱体４３の加熱を開始する（ステップＳ１３３）。なお、「対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβより低いか、または冷媒圧力Ｐが圧力閾値Ｐα以上である場合」には、「対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβより低く、かつ冷媒圧力Ｐが圧力閾値Ｐα以上である場合」も含む。次に、制御装置６０は、取得した対象冷媒の冷媒温度Ｔｅ及び冷媒圧力Ｐについて、冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβ以上であり、かつ冷媒圧力Ｐが圧力閾値Ｐαより低いか否かを判定する（ステップＳ１３４）。

制御装置６０は、対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβより低いか、または冷媒圧力Ｐが圧力閾値Ｐα以上であると判定した場合、ステップＳ１３４の処理を繰り返す。また、制御装置６０は、取得した対象冷媒の冷媒温度Ｔｅ及び冷媒圧力Ｐについて、対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβ以上であり、かつ冷媒圧力Ｐが圧力閾値Ｐαより低いと判定した場合、加熱体４３の加熱を終了させる（ステップＳ１３５）。こうして、制御装置６０は、図７に示す処理を終了する。

第２実施形態の空調装置１では、始動時に、エバポレータ１６の出口における対象冷媒の冷媒温度及び冷媒圧力を検出し、対象冷媒の冷媒温度及び冷媒圧力が所定の始動条件を満たす場合に加熱体４３を加熱させる。ここでの所定の始動条件（以下「所定始動条件」という）は、対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβ以上であり、かつ冷媒圧力Ｐが圧力閾値Ｐαより低いことである。例えば、対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが十分に高い場合、あるいは対象冷媒の冷媒圧力Ｐが十分に低い場合には、温度式膨張弁１５の弁３１は開き、対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが低く、かつ冷媒圧力Ｐが高い場合には、弁３１の開度が小さく、さらには全閉となることがある。

所定始動条件が成立する範囲について、図８を参照して説明すると、対象冷媒の冷媒温度が第２温度閾値Ｔβよりも低いか、または対象冷媒の冷媒圧力が圧力閾値Ｐα以上である領域である第１領域Ｒａ１とする。また、対象冷媒の冷媒温度が第２温度閾値Ｔβ以上であり、かつ対象冷媒の冷媒圧力が圧力閾値Ｐαより低い領域を第２領域Ｒａ２とする。第１領域Ｒａ１は、所定始動条件が成立する領域であり、第２領域Ｒａ２は、所定始動条件が成立しない領域である。

空調装置１の始動時に対象冷媒の冷媒温度及び冷媒圧力が第１領域Ｒａ１にある場合には、加熱体４３を加熱させ、対象冷媒の冷媒温度及び冷媒圧力が第２領域Ｒａ２にある場合には、加熱体４３を加熱させない。また、加熱体４３の加熱中に対象冷媒の冷媒温度及び冷媒圧力が第２領域Ｒａ２にある場合には、加熱体４３の加熱を終了させる。

このような温度式膨張弁１５の特性から、所定始動条件が成立しない領域に対象冷媒の冷媒温度及び冷媒圧力がある場合には、温度式膨張弁１５の弁３１の開度は、エバポレータ１６に冷媒を十分に供給できる程度の開度となっている。このため、空調装置１を始動させたときに所定始動条件が成立しなくなっていることにより、コンプレッサ１１が始動するときに、冷媒がコンプレッサ１１に流入しにくくなることを抑制できる。

また、空調装置１を始動した後に、所定始動条件が成立した場合には、加熱体４３を加熱させることにより、コンプレッサ１１が始動する前に、所定始動条件が成立しなくなることがある。制御装置６０は、空調装置１を始動した後、所定始動条件が成立しなくなったときには、加熱体４３の加熱を終了させる。この場合には、コンプレッサ１１が始動するときには、温度式膨張弁１５の弁３１の開度は、エバポレータ１６に冷媒を十分に供給できる程度の開度となっている。したがって、コンプレッサ１１が始動するときに、冷媒がコンプレッサ１１に流入しにくくなることを抑制できる。また、コンプレッサ１１が始動した後であっても、所定始動条件が成立しなくなったときには、加熱体４３の加熱を終了させる。このため、所定始動条件が成立しているときには加熱体４３の加熱を行うので、温度式膨張弁１５の弁３１の開度を早期に大きくすることができ、冷媒がコンプレッサ１１に流入しにくくなることを抑制できる。

次に、空調装置１の作動中における制御装置６０の制御について説明する。図９は、制御装置６０における処理の一例を示すフローチャートである。図９には、空調装置１の作動中における制御装置６０の制御の一例を示す。制御装置６０は、温度センサ４１により送信された第１温度信号及び記憶した第１温度閾値を読み出し、コンプレッサ１１の出口における二相冷媒の冷媒温度Ｔｃが第１温度閾値Ｔαより低いか否かを判定する（ステップＳ１４１）。

コンプレッサ１１の出口における二相冷媒の冷媒温度Ｔｃが第１温度閾値Ｔαより低くない（第１温度閾値Ｔα以上である）と判定した場合、制御装置６０は、温度圧力センサ４２により送信される第２温度信号及び圧力信号に基づいて、エバポレータ１６の出口側の対象冷媒の冷媒温度Ｔｅ及び冷媒圧力Ｐを取得する。制御装置６０は、取得した対象冷媒の冷媒温度Ｔｅ及び冷媒圧力Ｐについて、対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβ以上であり、かつ冷媒圧力Ｐが圧力閾値Ｐαより低いか否かを判定する（ステップＳ１４２）。

制御装置６０は、対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβ以上であり、かつ冷媒圧力Ｐが圧力閾値Ｐαより低いと判定した場合、加熱体４３が加熱中であるか否かを判定する（ステップＳ１４３）。加熱体４３が加熱中であると判定した場合、制御装置６０は、加熱体４３の加熱を終了させる（ステップＳ１４４）。加熱体４３が加熱中でないと判定した場合、制御装置６０は、そのままステップＳ１４７の処理に進む。

また、ステップＳ１４１において、コンプレッサ１１の出口における二相冷媒の冷媒温度Ｔｃが第１温度閾値Ｔαより低いと判定した場合、制御装置６０は、加熱体４３が加熱中であるか否かを判定する（ステップＳ１４５）。同様に、ステップＳ１４２において、対象冷媒の冷媒温度Ｔｅが第２温度閾値Ｔβより低いか、または冷媒圧力が圧力閾値Ｐα以上であると判定した場合、制御装置６０は、加熱体４３が加熱中であるか否かを判定する（ステップＳ１４５）。その結果、加熱体４３が加熱中でないと判定した場合、制御装置６０は、加熱体４３を加熱させ（ステップＳ１４６）、第７配管２７内の対象冷媒を加熱して昇温させる。また、加熱体４３が加熱中であると判定した場合、制御装置６０は、そのままステップＳ１４７に進む。

次に、制御装置６０は、エアコンスイッチ５０からオフ信号が送信されたか否かに基づいて、エアコンスイッチ５０がオフとされたか否かを判定する（ステップＳ１４７）。エアコンスイッチ５０がオフとされたと判定した場合、制御装置６０は、コンプレッサ１１の作動を停止させるとともに、加熱中の加熱体４３の加熱を終了させる運転終了処理を行う（ステップＳ１４８）。その後、制御装置６０は、図９に示す処理を終了する。

コンプレッサ１１の作動中においても、コンプレッサ１１の出口側における二相冷媒の冷媒温度Ｔｃが低いと、エバポレータ１６に流入する冷媒の量が少なく、エバポレータ１６における熱交換の効率が低いと考えられる。この場合に、加熱体４３によって対象冷媒を加熱することにより、弁３１の開度を大きくして、エバポレータ１６に流入する冷媒の量を増やすことができる。したがって、エバポレータ１６における熱交換の効率を高めることができる。

以上、説明した第２実施形態によれば、制御装置６０は、コンプレッサ１１が始動する前に加熱体４３を加熱させ、対象冷媒を加熱して弁３１の開度を大きくしている。このため、弁３１が全閉とはならず、または全閉となったとしても全閉である時間を短くできる。したがって、対象冷媒に含まれる潤滑剤がコンプレッサ１１にいきわたらせることができるので、空調装置１おける始動時の動作によるコンプレッサ１１の故障を抑制することができる。また、空調装置１を作動させる際、対象冷媒が第１始動条件を満たす場合には、加熱体４３加熱をさせず、第１始動条件を満たさない場合に加熱体４３を加熱させて、対象冷媒を加熱して昇温させる。このため、空調装置１の始動時における適切な場合に、加熱体４３による加熱を行うことができる。したがって、加熱体４３の意味が小さい加熱を抑制できる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した各実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよい。例えば、第１実施形態において、加熱時間αが経過したときに加熱体４３の加熱を終了させる態様に代えて、所定始動条件が成立しなくなったときに加熱体４３の加熱を終了させてもよい。あるいは、第２実施形態において、空調装置１の始動時に所定始動条件が成立して加熱体４３の加熱が開始された後、加熱時間αが経過したときに加熱体４３の加熱を終了させてもよい。

また、上記の実施形態では、空調装置１は、車両に設けられた車両用空調装置であるが、空調装置１は、車両用空調装置ではなく、他の用途に用いられる空調装置、例えば居室内の空調を行う室内用空調装置であってもよい。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１ 空調装置
１１ コンプレッサ
１２ 室内熱交換器
１３ 室外熱交換器
１４ レシーバ
１５ 温度式膨張弁
１６ エバポレータ
３１ 弁
３２ 仕切部
３３ 液体流路
３４ 気体流路
３５ 感温棒
３５Ａ 感温部
３６ ダイヤフラム
３７ 封入部
３８ 封入冷媒
３９ バネ
４１ 温度センサ
４２ 温度圧力センサ
４３ 加熱体
５０ エアコンスイッチ
６０ 制御装置

Claims (9)

1. 冷媒を圧縮して排出するコンプレッサと、
   前記コンプレッサから排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とともに、感温部における温度が高くなるほど弁開度を大きくする膨張弁と、
   前記膨張弁を通過した冷媒と内気との温度差によって前記冷媒を気化させるエバポレータと、
   前記感温部における温度を上昇させる加熱体と、
   前記加熱体を加熱制御する制御部と、
   空調装置を始動させる始動スイッチと、
   前記コンプレッサの出口の冷媒温度を検出する温度センサと、を備え、
   前記制御部は、前記始動スイッチの操作に応じて、前記コンプレッサの始動前に前記加熱体を加熱させ、
   前記加熱体の作動時間が基準時間を経過した場合に前記加熱体の加熱を終了させ、
   前記温度センサが検出した前記冷媒温度が第１温度閾値よりも低くなった場合に、前記加熱体を加熱させる、
   空調装置。
2. 前記制御部は、前記温度センサが検出した前記冷媒温度が第１温度閾値以上となった場合に、前記加熱体の加熱を終了させる、
   請求項１に記載の空調装置。
3. 冷媒を圧縮して排出するコンプレッサと、
   前記コンプレッサから排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とともに、感温部における温度が高くなるほど弁開度を大きくする膨張弁と、
   前記膨張弁を通過した冷媒と内気との温度差によって前記冷媒を気化させるエバポレータと、
   前記エバポレータの出口部の冷媒温度及び圧力を検出する温度圧力センサと、
   前記感温部における温度を上昇させる加熱体と、
   前記加熱体を制御する制御部と、
   空調装置を始動させる始動スイッチと、を備え、
   前記制御部は、前記温度圧力センサが検出した冷媒温度が第２温度閾値より低いか、冷媒圧力が圧力閾値以上の場合に、前記始動スイッチの操作に応じて、前記コンプレッサの始動前に前記加熱体を加熱させる、
   空調装置。
4. 前記制御部は、前記温度圧力センサが検出した冷媒温度が第２温度閾値以上であり、かつ冷媒圧力が圧力閾値より低くなった場合に、前記加熱体の加熱を終了させる、
   請求項３に記載の空調装置。
5. 前記コンプレッサの出口の冷媒温度を検出する温度センサを更に備え、
   前記制御部は、前記コンプレッサの作動中に前記温度センサが検出した冷媒温度が第１温度閾値よりも低くなった場合に、前記加熱体を加熱させる、
   請求項４に記載の空調装置。
6. 前記制御部は、前記コンプレッサの作動中に前記温度センサが検出した冷媒温度が第１温度閾値以上となった場合に、前記加熱体の加熱を終了させる、
   請求項５に記載の空調装置。
7. 前記制御部は、前記コンプレッサの作動中に前記温度圧力センサが検出した冷媒温度が第２温度閾値より低いか、冷媒圧力が圧力閾値以上の場合に、前記加熱体を加熱させる、
   請求項４に記載の空調装置。
8. 前記制御部は、前記コンプレッサの作動中に前記温度圧力センサが検出した冷媒温度が第２温度閾値以上であり、かつ冷媒圧力が圧力閾値より低くなった場合に、前記加熱体の加熱を終了させる、
   請求項５または７に記載の空調装置。
9. 前記加熱体は、電気抵抗により発熱する、
   請求項１から８のうちいずれか１項に記載の空調装置。

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