JPH07294023A - 車両用空調装置の冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸発圧力調整弁を設ける冷凍サイクルにおい
て、圧縮機の急激なオンオフ制御をなくしてその耐久性
の向上を図る。 【構成】 冷凍サイクル１は、圧縮器２，凝縮器３，膨
張弁５，蒸発器６，蒸発圧力調整弁（ＥＰＲ）７などか
ら構成される。膨張弁５の外部均圧管１２，クロスチャ
ージ式の感熱筒１１は蒸発器６の冷媒出口部分に設けら
れる。圧力スイッチ１８はＥＰＲ７の出口側冷媒圧力Ｐ
ｓが設定圧力Ｐ１以下になると検出信号Ｓ１を出力す
る。空調負荷が低下で冷媒圧力Ｐｓが低下し、圧力スイ
ッチ１８が検出信号Ｓ１を出力すると、制御回路１０
は、一定時間Ｔoff だけ圧縮器２を停止してから再運転
する。冷媒圧力Ｐｓを所定範囲内に制御する方式と異な
り、圧縮器２の頻繁なオンオフ動作がなくなり、耐久性
が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機から吐出された
冷媒を凝縮器および膨張弁を介して蒸発器に供給した後
に圧縮機に戻すように構成され、前記蒸発器における冷
媒の蒸発圧力を制御圧力以上となるように制御する蒸発
圧力調整弁を備えた車両用空調装置の冷凍サイクル装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車の空調装置に用いられる
冷凍サイクルにおいては、圧縮機で圧縮した冷媒を凝縮
器により凝縮し、膨張弁で断熱膨張させた状態で蒸発器
に流通させ、蒸発器にて車室内に送る空気と熱交換を行
って空気を冷却し、冷媒は熱交換による吸熱で蒸発し再
び圧縮機により圧縮されるといった循環経路にて冷媒を
循環させる構成としている。

【０００３】そして、自動車においては、圧縮機をエン
ジンの回転力により作動させているので、圧縮機の運転
は車室内の空調状態にかかわらずエンジンの回転状態に
よりその圧縮能率が決まる。そこで、車室内の空調制御
を行う場合には圧縮機を断続運転することにより所要の
空調能力を得るように構成している。

【０００４】この場合、例えば、車室内における空調に
必要な負荷が低い場合には、冷凍サイクルの冷却能力が
相対的に高くなるので、蒸発器の放熱フィンが氷結して
しまう虞があるため、蒸発器の吹出空気温度を検出して
圧縮機を断続運転させるように構成したり、あるいは、
蒸発圧力をＥＰＲ（ Evaporator Pressure Regulator＝
蒸発圧力調節弁）で設定値以下にならないように制御す
る構成としていた。

【０００５】しかしながら、上述の場合に、前者の構成
では、圧縮機の断続運転に伴って蒸発器の吹出空気温度
が著しく変動することになり、車室内の人員に対して不
快な印象を与えてしまう不具合があり、一方、後者の構
成では、蒸発器の吹出空気温度の変動は解消されるがそ
の反面圧縮機が常時稼働状態となってエンジンに対する
負荷が増大してしまう不具合がある。

【０００６】そこで、このような不具合を解消するもの
として、蒸発器の吹出空気温度の変動を抑制しながら、
圧縮機の運転によるエンジンへの負荷を低減して省動力
化を図るようにした構成が考えられている。これは、Ｅ
ＰＲの冷媒出口側の冷媒圧力あるいは温度を検出する構
成とし、その検出圧力に応じて圧縮機の運転を制御する
ようにしたものである。

【０００７】すなわち、圧縮機のオンオフを制御するた
めの設定冷媒圧力をＥＰＲ制御圧力Ｐｅよりも低い圧力
Ｐ１，Ｐ２（Ｐｅ＞Ｐ２＞Ｐ１）に設定し、検出される
冷媒圧力ＰｓがＰ１まで低下すると圧縮機をオフさせ、
この後冷媒圧力Ｐｓが上昇してＰ２に達すると圧縮機を
オンさせるように検出圧力に基づいて圧縮機のオンオフ
制御を行うようにしたもので、これにより、蒸発器の吹
出空気温度を主として支配している蒸発圧力はＥＰＲ制
御圧力Ｐｅに維持された状態として蒸発空気吹出温度の
変動を抑制しながら、圧縮機を必要なときにのみ駆動し
てその省動力化を図るようにしたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来構成のものでは、圧縮機をオフした後、冷媒圧力は
蒸発器吸入空気温度相当の飽和圧力まで上昇するが、そ
の上昇は一般に、極めて速く、したがって、上記の解決
策を用いた場合に、圧縮機の断続運転の周期が極めて短
くなってしまい、圧縮機の耐久性を考えると、実用上に
おいて好ましい制御とは言えないものである。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、低負荷時の蒸発器放熱フィンの氷結防
止を行う構成としながら、蒸発器吹出温度の変動を抑制
してしかも圧縮機の耐久性を低下を防止することができ
るようにした冷凍サイクル装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧縮機から吐
出された冷媒を凝縮器および膨張弁を介して蒸発器に供
給した後に圧縮機に戻すように構成され、前記蒸発器に
おける冷媒の蒸発圧力を制御圧力以上となるように制御
する蒸発圧力調整弁を備えた車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置を対象とするものであり、前記蒸発圧力調整弁
から前記圧縮機に至る冷媒流路の冷媒圧力を検出する冷
媒圧力検出手段と、前記圧縮機の運転状態で前記冷媒圧
力検出手段の検出圧力が前記蒸発圧力調整弁の制御圧力
値よりも低く設定された停止制御圧力値以下になったと
きに、前記圧縮機を所定の停止制御時間だけ停止させた
後再び運転させる制御手段とを設けて構成したところに
特徴を有する。

【００１１】また、本発明は、上記基本構成において、
前記蒸発圧力調整弁から前記圧縮機に至る冷媒流路の冷
媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、前記圧縮機の運
転状態で冷媒温度検出手段の検出温度が前記蒸発圧力調
整弁の制御圧力値に相当する冷媒温度よりも低く設定さ
れた停止制御冷媒温度以下になったときに、前記圧縮機
を所定の停止制御時間だけ停止させた後再び運転させる
制御手段とを設けて構成したところに特徴を有する。

【００１２】上記各構成において、前記膨張弁を外部均
圧式とし、その外部均圧管の先端を前記蒸発器と前記蒸
発圧力調整弁との間の冷媒流路に接続すると良い。ま
た、前記膨張弁の感熱筒を、クロスチャージ形のものに
すると良い。さらに、前記蒸発器への吸入空気の温度を
検出する吸入空気温度検出手段と、車外の空気温度を検
出する外気温度検出手段とを設け、前記制御手段を、前
記吸入空気温度検出手段により検出される蒸発器への吸
入空気温度が高くなる程、前記外気温度検出手段により
検出される外気温度が低くなる程、前記圧縮機の停止制
御時間を短く変更設定するように構成することができ
る。

【００１３】そして、前記蒸発器への吸入空気の温度を
検出する吸入空気温度検出手段と、車外の周囲温度を検
出する外気温度検出手段とを設け、前記制御手段を、前
記吸入空気温度検出手段により検出される蒸発器への吸
入空気温度が高くなる程、前記外気温度検出手段により
検出される外気温度が低くなる程、前記圧縮機の停止制
御圧力を低く変更設定するように構成することもでき
る。

【００１４】さらに、前記制御手段を、前記圧縮機の停
止条件が成立した時点でそれまでの圧縮機の運転継続時
間が所定の運転下限時間に達していないときにはその運
転下限時間が経過した後に前記圧縮機を停止させるよう
に構成すると良い。

【００１５】また、前記制御手段を、前記外気温度検出
手段により検出される外気温度が所定温度以下である場
合には、前記圧縮機の停止条件が成立した時点で、前記
圧縮機を一定時間強制的に運転した後に停止させるよう
に構成することもできる。

【００１６】

【作用】請求項１記載の車両用空調装置の冷凍サイクル
装置によれば、冷凍サイクルにおいては、圧縮機から吐
出される高温高圧の冷媒が凝縮器を介して凝縮され、こ
の後膨張弁により絞った状態で膨張され、蒸発器にて空
調空気との間で熱交換を行って蒸発することにより空調
空気を冷却する。この後、蒸気冷媒は蒸発圧力調整弁を
介して圧縮機に流入し、以下、上述の過程を繰り返すこ
とにより空調運転が行われる。そして、蒸発器に対する
負荷である空調空気の熱交換量が高い高負荷時には、膨
張弁による絞りは少なくなり、蒸発器の冷媒出口側にお
ける冷媒圧力が高くなるので、蒸発圧力調整弁の絞りも
少なくなり、全体として冷凍サイクル内での冷媒の循環
量が多くなる。したがって、制御手段は、冷媒圧力検出
手段からの検出圧力が蒸発圧力調整弁の制御圧力よりも
高い圧力となるので、運転状態にある圧縮機を連続して
駆動させるようになる。

【００１７】一方、空調空気の熱交換量が低い低負荷時
には、冷却能力を低下させるために膨張弁による絞り量
を大とするので、蒸発器の冷媒出口側における冷媒圧力
が低くなり、蒸発圧力調整弁の絞りが大きくなって全体
として冷凍サイクル内での冷媒の循環量が少なくなる。
このとき、制御手段は、冷媒圧力検出手段からの検出圧
力が蒸発圧力調整弁の制御圧力よりも低く設定された停
止制御圧力以下になる場合に、運転状態にある圧縮機を
所定の停止制御時間だけ停止させた後再び運転させるよ
うになる。

【００１８】これにより、圧縮機の冷媒入口側の圧力が
低圧になり過ぎることが解消されて凍結するのを防止で
き、しかも、圧縮機を頻繁にオンオフさせないようにし
て断続運転させることができるようになるので、圧縮機
の耐久性の向上を図りながら稼働率を下げて効率の良い
空調運転を行うことができるようになる。

【００１９】請求項２記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、圧縮機に吸入される冷媒の圧力と温
度との間には一定の相関関係があるので、停止制御冷媒
温度を停止制御圧力に対応する温度に設定し、この停止
制御冷媒温度と冷媒温度検出手段により検出された冷媒
温度と比較することにより、上述した冷媒の停止制御圧
力を検出する場合と同等の動作を行わせることができ
る。

【００２０】これにより、圧縮機の冷媒入口側の温度が
低温、すなわち、圧力が低圧になり過ぎることが解消さ
れて凍結するのを防止でき、しかも、圧縮機を頻繁にオ
ンオフさせないようにして断続運転させることができる
ようになるので、圧縮機の耐久性の向上を図りながら稼
働率を下げて効率の良い空調運転を行うことができるよ
うになる。

【００２１】請求項３記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、膨張弁の外部均圧管を蒸発器から蒸
発圧力調整弁に至る冷媒流路に接続する構成としたの
で、空調負荷が少なくなった場合に、膨張弁が絞られて
冷媒の供給量が減少すると共にこれに応じて蒸発器の出
口側の冷媒圧力も低下することから蒸発圧力調整弁も絞
られるようになるので、冷凍サイクル中の冷媒循環量は
空調負荷に対応した少ない量となり、この結果、空調負
荷が小さいときには圧縮機の吸入圧力が低下するように
なり、冷媒圧力検出手段により検出される冷媒圧力が停
止制御圧力以下になる機会が多くなり、圧縮機の使用頻
度を低下させてさらに省動力化を図ることができるよう
になる。

【００２２】請求項４記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、膨張弁の感熱筒をクロスチャージ形
としているので、蒸発器に対する空調負荷が低下した状
態では、圧縮機へ液戻り状態とする制御を行なうので蒸
発器内の液冷媒量が増加し、これによって、圧縮機の停
止期間中でも空調空気を冷却する能力を持続させること
ができ、圧縮機の断続運転中の空調空気の温度変動を少
なくして快適な空調空間を維持できるようになる。

【００２３】請求項５記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、制御手段は、蒸発器の吸入空気温度
が高くなると、また、外気温度が低くなると、圧縮機の
停止制御を行ったときにこの停止制御時間を短く設定す
るので、圧縮機が停止されている期間中に空調空気の温
度変動が大きくなるのを抑制することができ、しかも、
圧縮機の運転を効率良く実施して省動力化を図ることが
できるようになる。

【００２４】請求項６記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、蒸発器の吸入空気温度と外気温度と
に応じて圧縮機の停止制御圧力を変化させるので、上述
の場合とほぼ同じ制御を行うことができるようになり、
空調空気の温度変動を最小限に抑制しながら圧縮機の運
転を効率良く実施して省動力化を図ることができるよう
になる。

【００２５】請求項７記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、空調負荷が低下したときに圧縮機の
運転を停止する制御を行う場合に、圧縮機の運転継続時
間に運転下限時間を設定しているので、外気温度が低い
場合などで圧縮機の運転継続時間が短時間となってしま
う場合でも、下限時間が経過するまで運転してから停止
制御を行うことができるので、冬季などの除湿運転に対
応できると共に、圧縮機の頻繁な断続運転を防止して耐
久性の向上も図ることができる。

【００２６】請求項８記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、外気温度が所定温度以下であるとき
には、圧縮機の停止条件が成立した時点で、制御手段に
より、圧縮機を一定時間強制的に運転した後に停止制御
するようになるので、除湿運転時に確実に車室内の曇り
を除去することができるようになる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明を自動車用空調装置に適用した
場合の第１の実施例について図１ないし図５を参照しな
がら説明する。まず、全体構成を示す図１において、冷
凍サイクル１は、冷媒の循環経路として圧縮機２の冷媒
出口側から順次凝縮器３，レシーバ４，膨張弁５，蒸発
器６，蒸発圧力調整弁（以下ＥＰＲと称する； Evapora
tor Pressure Regulator）７を介して圧縮機２の冷媒入
口側に至る経路が構成されている。圧縮機２は、エンジ
ン８の回転力が電磁クラッチ９を介して伝達される。電
磁クラッチ９は制御手段としての制御回路１０によりオ
ンオフ制御される。

【００２８】膨張弁５は、図２に断面で示すように、冷
媒と共に活性炭１１ａが封入されたクロスチャージ式の
感熱筒１１を有する外部均圧式のもので、その外部均圧
管１２は蒸発器６とＥＰＲ７との間の冷媒流路に接続さ
れており、感熱筒１１は蒸発器６の出口側の冷媒温度に
応じた内部圧力を発生するように設けられている。そし
て、膨張弁５の、冷媒入口５ａと冷媒出口５ｂとの間に
は絞り弁１３が設けられている。この絞り弁１３は弁棒
１３ａを介してダイヤフラム１４から受ける力により絞
り開度が設定されるもので、ダイヤフラム１４には絞り
弁１３を開方向に作用する圧力Ｐｆが感熱筒１１から与
えられ、閉方向に作用する圧力が外部均圧管１２および
スプリング１５から与えられるようになっており、それ
らの圧力の釣り合う位置で絞り弁１３の開度が決まるよ
うに構成されている。

【００２９】また、ＥＰＲ７は、図１中に異なる弁開度
状態で上下に分けた断面で示しているように、蒸発器６
の冷媒出口側の冷媒圧力が高い場合には、スプリング１
６に抗して弁１７を押す圧力が大きくなるので、冷媒圧
力が過大とならないように弁開度が大となって冷媒流量
が増大するように動作し（図中下半分に示している）、
蒸発器６の冷媒出口側の冷媒圧力が低くなった場合に
は、弁１７を押す圧力が小さくなって弁開度を絞って流
量を低下させ、蒸発圧力を制御圧力Ｐｅ以上となるよう
に制御するものである（図中上半分に示している）。

【００３０】ＥＰＲ７の冷媒出口側から圧縮機２に至る
冷媒流路には冷媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段とし
ての圧力スイッチ１８が設けられている。この場合、圧
力スイッチ１８は、後述するように、冷媒圧力が所定圧
力値Ｐ１（例えば大気圧＝０kg／cm^２・gage）以下にな
ると検出信号Ｓ１を出力するようになっている。制御手
段としての制御回路１０は、空調装置の運転制御を行う
もので、他の制御機器やセンサ等に接続されている（図
示せず）と共に、圧力スイッチ１８から圧力検出信号が
与えられるようになっており、後述するように電磁クラ
ッチ９にオンオフ信号を与えて圧縮機２を駆動制御する
ようになっている。タイマ回路１９は、所定の停止制御
時間Ｔoff （例えば１０秒）をカウントして信号を出力
するもので、圧力スイッチ１８から検出圧力信号Ｓ１が
与えられるとカウント動作を開始し、カウント時間が停
止制御時間Ｔoff に達すると信号Ｓ２を制御回路１０に
与えるようになっている。

【００３１】次に本実施例の作用について、図３ないし
図５も参照して説明する。まず、エンジンが始動されて
いる状態で空調装置が運転されると、圧縮機２が駆動さ
れて冷媒が圧縮されて高温高圧状態で吐出され、凝縮器
３，レシーバ４を介して液冷媒とされ、膨張弁５により
絞り膨張された状態で蒸発器６に流通されるようにな
る。この蒸発器６においては、液冷媒は空調空気との間
で熱交換を行って空調空気を冷却するようになり、冷媒
自身は吸熱して気化された状態となってＥＰＲ７を介し
て圧縮機２に吸入され再び圧縮されるようになる。

【００３２】この場合、冷凍サイクル１の冷媒循環過程
における状態変化の圧力とエントロピーとの関係は、基
本的には、図３に示すようなモリエル線図にて表され
る。ＥＰＲ７が介在されることにより、蒸発過程から圧
縮過程に至る間にＥＰＲ７により減圧されたサイクルが
形成されており、空調負荷に応じて膨張弁５により冷媒
流量が変化した場合でも、蒸発器６の出口側の冷媒圧力
を制御圧力Ｐｅに保持して冷媒の過熱度（Ｓ．Ｈ．＝ス
ーパーヒート）を確保した状態としている。しかし、空
調負荷が低下したときには、ＥＰＲ７の冷媒出口側での
冷媒圧力Ｐｓつまり圧縮機２への吸入圧力が低下するよ
うになる。

【００３３】上述した冷凍サイクル１における冷媒の循
環過程において、空調負荷である空調空気との間の熱交
換量が大であるときには、蒸発器６において冷媒が気化
される量が大となるので、蒸発器６の冷媒出口側での冷
媒温度が上昇して過熱度が高くなる。この結果、膨張弁
５の感熱筒１１により検出温度が上昇して膨張弁５のダ
イヤフラム１４を開方向に押す圧力Ｐｆが大となって蒸
発器６への冷媒の流量を増加させ、一方、ＥＰＲ７にお
いては冷媒圧力が大となることから圧縮機２への冷媒通
過流量も大となり、蒸発器６の冷媒出口の圧力が上昇す
る。

【００３４】したがって、このとき、ＥＰＲ７の出口側
から圧縮機２に至る冷媒流路の冷媒圧力は圧力スイッチ
１８の検出設定圧力Ｐ１よりも高い圧力となり、制御回
路１０は電磁クラッチ９を接続した状態として圧縮機２
を連続して運転するようになる。

【００３５】一方、蒸発器６における冷媒と空調空気と
の間の熱交換量が低下して空調負荷が小さくなると、蒸
発器６内を流通する冷媒が空調空気との間で熱交換する
ときの吸熱量が少なくなって蒸発器６の冷媒出口側で冷
媒が完全に気化されておらず、液冷媒として流出するよ
うになる。これにより、蒸発器６の冷媒出口側における
冷媒温度が低くなって感熱筒５ｂによる膨張弁５の弁開
度が小さくなり、冷媒の供給量が少なくなる。また、蒸
発器６の冷媒出口側における冷媒圧力も低下することに
より、ＥＰＲ７の弁開度も少なくなって全体として冷媒
流量が低下するようになる。

【００３６】この場合、ＥＰＲ７の冷媒出口側の冷媒圧
力Ｐｓつまり圧縮機２の吸入圧力が低下するようになっ
て、ＥＰＲ７の制御圧力Ｐｅよりも低い圧力Ｐとなる。
このとき、冷媒圧力Ｐｓが所定の圧力Ｐ１（Ｐ１＜Ｐ
ｅ）よりも低下すると、圧力スイッチ１８は制御回路１
０およびタイマ回路１９に検出信号Ｓ１を与えるように
なる。これにより、タイマ回路１９はカウントを開始し
て一定時間が経過すると制御回路１０にカウントアップ
信号を与えるようになる。そして、制御回路１０は、圧
力スイッチ１８から検出信号Ｓ１が与えられた時点で電
磁クラッチ９をオフさせて圧縮機２の運転を停止させ、
その後タイマ回路１９からカウントアップ信号が与えら
れると再び電磁クラッチ９をオンさせて圧縮機２を運転
させるようになる。

【００３７】これにより、圧縮機２を断続運転すること
により省動力化を図りながら急激なオンオフ動作の繰り
返しを防止してその耐久性の向上を図ることができるよ
うになるものである。ここで、圧力スイッチ１８による
検出圧力Ｐ１を大気圧に相当する圧力値に設定している
のは、それよりも低圧に設定した場合に、圧縮機２の負
圧運転に伴う異音の発生やサイクル内への空気の侵入等
の問題が発生するからである。

【００３８】なお、上述の場合に、圧縮機２が停止され
ると、蒸発器６内では、圧縮機２への冷媒の吸入が一定
時間停止することにより、冷媒の温度が上昇するように
なるが、感熱筒１１による冷媒温度が図４に示すような
クロスチャージ特性を有しているので、圧縮機２が停止
する直前では蒸発器６内に液冷媒が過剰に供給されてお
り、圧縮機２の停止期間中での蒸発器６内の冷媒温度が
急激に上昇するのを防止している。

【００３９】つまり、感熱筒１１は、蒸発器６の冷媒出
口側の冷媒温度に応じて内部に封入された冷媒を活性炭
１１ａが吸着するようになるので、冷媒温度が低い程活
性炭１１ａが吸着する冷媒量が多くなり、膨張弁５のダ
イヤフラム１４に及ぼす圧力（絞り便１３を閉方向に作
用する圧力）を小さくするするようになり、この結果、
蒸発器６の冷媒出口側での液冷媒量を増加させるように
なって圧縮機２に対して液戻りさせるようになってい
る。

【００４０】したがって、空調負荷が低い場合には、蒸
発器６内での冷媒の熱交換量が少なくなったときに蒸発
器６の冷媒出口側での液冷媒量が増えることになり、こ
のような状態で圧縮機２が停止された場合には、蒸発器
６内に過剰に存在している液冷媒が蒸発するまでの間は
空調空気を冷却することができるので、図５に示すよう
に、圧縮機２の停止期間中における空調空気の温度変動
を小さくすることができるのである。また、クロスチャ
ージタイプとしている本実施例の構成では、空調負荷が
低い場合の圧縮機２のオン時間Ｔon１も、過熱度が一定
のタイプの膨張弁を用いる場合のオン時間Ｔon２に比べ
て長くなり、圧縮機２の断続運転の回数を低減して寿命
を長くすることができる。

【００４１】上述の効果としては、発明者らの測定によ
れば、従来タイプの圧力による制御の場合に１分あたり
の圧縮機のオンオフ回数が１５回程度で、そのときの圧
縮機のオフ時間が０．５秒程度であるのに対して、本実
施例の構成においては、停止制御時間Ｔoff を１０秒と
した場合に、１分あたりの圧縮機２のオンオフ回数が４
回とであった。これにより、断続運転の回数をかなりの
程度で低減できていることがわかる。

【００４２】このような本実施例によれば、圧縮機２へ
の冷媒の吸入圧力Ｐｓを圧力スイッチ１８により検出し
て冷媒圧力がＰ１以下になったときに制御回路１０およ
びタイマ回路１９により一定の停止時間Ｔoff だけ圧縮
機２を停止させた後再運転うる構成としたので、冷媒圧
力に応じて圧縮機を頻繁にオンオフさせる従来構成のも
のに比べて圧縮機２の耐久性の向上を図ることができる
ようになる。

【００４３】また、本実施例によれば、膨張弁５の外部
均圧管１２を蒸発器６からＥＰＲ７に至る冷媒経路に接
続しているので、膨張弁５による絞り量が冷凍サイクル
１内の冷媒循環量を空調負荷に応じた量に設定されるの
で、ＥＰＲ７の冷媒出口側における冷媒圧力が低下しや
すくなり、したがって、圧縮機２の停止期間の発生が多
くなることになって、より省動力化を図ることができる
ようになる。

【００４４】さらに、本実施例によれば、膨張弁５の感
熱筒１１をクロスチャージ式としているので、圧縮機２
の停止時に蒸発器６内に過剰な液冷媒を供給する構成と
することができ、圧縮機２の停止期間中における空調空
気の冷却を十分に行って空調空気の温度変動を少なくす
ることができるようになる。

【００４５】図６および図７は本発明の第２の実施例を
示すもので、第１の実施例と異なるところは、膨張弁５
の外部均圧管１２をＥＰＲ７と圧縮機２との間の冷媒流
路に接続して構成した冷凍サイクル２０を設けたところ
である。この場合に、冷凍サイクル１の冷媒循環過程に
おける状態変化の圧力とエントロピーとの関係は、図７
に示すようなモリエル線図にて表される。

【００４６】すなわち、この冷凍サイクルにおいては、
膨張弁５の外部均圧管１２がＥＰＲ７の冷媒出口側に接
続されていることから、例えば、空調負荷が低下したと
きにＥＰＲ７が冷媒流量を絞って蒸発器６側の圧力を上
昇させようとすると共に、ＥＰＲ７の冷媒出口側の圧力
Ｐｓを膨張弁５に伝えて膨張弁５の絞り弁１３を開くよ
うに制御する。これにより、蒸発器６の蒸発圧力を上昇
させ、結果的に、ＥＰＲ７の絞り量を少なくするように
しており、圧縮機２の冷媒入口側圧力が低くなり過ぎる
のを防ぐと共に、圧縮機２への冷媒の循環量の低下を防
いだ構成としたものである。

【００４７】したがって、本実施例の場合には、圧縮機
２の断続運転を制御回路１０により制御する場合に、第
１の実施例と同様にして圧力スイッチ１８の検出信号Ｓ
１に基づいて行うようになり、空調負荷が低下したとき
に圧縮機２が制御回路１０により停止される回数は減少
するようになるが、停止させない構成とする従来のもの
に比べると省動力化を図ることができる。

【００４８】図８は本発明の第３の実施例を示すもの
で、第１の実施例と異なるところは、圧力スイッチ１８
に代えて冷媒温度検出手段としての冷媒温度センサ２１
を設けたところである。この冷媒温度センサ２１は、例
えばサーミスタからなるもので、温度に応じた検出信号
Ｓ３をタイマ回路１９および制御回路１０に与えるよう
になっている。タイマ回路１９は、冷媒温度センサ２１
からの検出信号Ｓ３の値が所定値になるとタイマ動作を
開始して所定のタイマ時間（例えば１０秒）が経過する
と、制御回路１０にカウントアップ信号を与える。

【００４９】この場合、タイマ回路１９がタイマ動作を
開始する検出信号Ｓ３のレベルは、検出信号Ｓ３による
冷媒温度Ｔｓが前述した設定圧力Ｐ１に対応する冷媒温
度Ｔ１に達したときのレベルに設定されている。したが
って、このような第３の実施例によっても第１の実施例
と同様の作用効果を得ることができる。

【００５０】図９および図１０は本発明の第４の実施例
を示すもので、以下、第１の実施例と異なる部分につい
て説明する。図９は制御回路１０に接続される各種セン
サの構成を示したもので、自動車の車外の温度を検出す
る外気温度センサ２２，車室内の温度を検出する内気温
度センサ２３および空調運転時に車外の空気を導入する
外気導入モードかあるいは車内の空気を循環させる内気
循環モードかを設定するモード設定スイッチ２４が制御
回路１０に接続されている。なお、実際には、制御回路
１０には、上述したセンサ２２，２３およびスイッチ２
４に加えて、全体の空調制御を行うために各種センサお
よびスイッチ類が接続されている。

【００５１】この実施例においては、空調負荷が低下し
たときに圧力スイッチ１８から検出信号Ｓ１が出力され
たときに、第１の実施例と同様にして圧縮機２を停止制
御時間Ｔoff だけ停止するものであるが、このとき、制
御回路１０は、空調条件に応じて停止制御時間Ｔoff を
適切な時間に設定するようになっており、圧縮機２を停
止した後、設定された停止制御時間Ｔoff を内蔵タイマ
によりカウントしてカウントアップすると再び圧縮機２
を運転させるものである。

【００５２】この場合、図１０からわかるように、内気
モードに設定されて車室内の比較的高い温度の空気が蒸
発器６に吸入される場合には外気温度が低くなるほど吹
出空気の平均温度が高くなり、その変動幅も大きくな
る。そして、外気モードに設定している場合でも、外気
温度が高くなるにしたがって吸入空気温度が高くなるの
で、吹出空気の平均温度が高くなると共に変動幅も大き
くなる傾向にある。つまり、蒸発器６への吸入空気温度
が高くなるにしたがって、あるいは外気温度が低くなる
にしたがってその変動傾向が大きくなるのである。そこ
で、このような条件に応じて停止制御時間Ｔoff を短く
設定するように、あらかじめ測定データに基づいた最適
な停止制御時間Ｔoff の値を記憶しておき、外気温度セ
ンサ２２，内気温度センサ２３およびモード設定スイッ
チ２４の設定状態に対応して圧縮機２の停止制御時間Ｔ
off を設定するのである。

【００５３】このように停止制御時間Ｔoff を設定する
ことにより、蒸発器６の吹出空気温度を低くしてしかも
その変動幅を小さくするように空調運転を行うことがで
き、快適な空調空間を維持しながら圧縮機２の省動力化
を図ることができるようになる。

【００５４】なお、上述の場合に、実際には冷房負荷が
高いにもかかわらず外気温度条件が低いために圧縮機２
の吸入圧力Ｐｓの低下が速くなって圧縮機２のオン時間
Ｔonが短くなる場合（圧縮機２の稼働率は低くなる）が
発生することがあるが、このような場合には、蒸発器６
による冷却能力が低下して吹出空気の平均温度が高くな
る場合がある。

【００５５】これは、特に、冬季などで除湿のために空
調装置を使用する場合に問題となるが、このような状況
に対応して、本実施例では、例えば、圧縮機２のオン時
間Ｔonに最低オン時間ＴＭonを設けておき、制御回路１
０により、圧縮機２のオン時間Ｔonをカウントしておい
て、最低オン時間ＴＭonに満たない場合には最低オン時
間ＴＭonが経過してから圧縮機２を停止し、以後、上述
と同様に停止制御時間Ｔoff が経過したら運転を再開す
るように制御するようになっている。

【００５６】また、この第４の実施例においては、圧縮
機２の停止制御時間Ｔoff を変更設定する構成とした
が、このような構成に代えて、例えば、圧力スイッチ１
８に代わる圧力センサを設け、この圧力センサの検出圧
力を制御回路１０に直接入力する構成とし、制御回路１
０により、圧縮機２を停止させるときの設定圧力Ｐ１を
外気温度Ｔａ，内気温度Ｔｒおよびモード設定スイッチ
２４の設定状態に応じて変更設定することで、上述と同
様の作用効果を得られるようになる。

【００５７】図１１は本発明の第５の実施例を示すもの
で、第４の実施例と異なるところは、外気温度Ｔｒが低
く、内気モードで空調運転をしている場合には、圧力ス
イッチ１８から検出信号Ｓ１が出力されたときに、制御
回路１０により、圧縮機２を一定時間ＴＣonだけ強制的
に運転状態を継続させた後に圧縮機２の停止を行うよう
にしたところである。

【００５８】この場合、圧縮機２を強制的にオンさせる
オン時間ＴＣonと蒸発器６からの吹出空気温度および圧
縮機２のオン時間Ｔonとの関係を測定したところ、図１
１のような結果が得られた。これによれば、例えば強制
オン時間ＴＣonを２．５秒あるいはそれ以上に設定して
おけば、吹出空気の平均温度をほぼ安定した温度に保持
できることがわかる。

【００５９】これにより、第４の実施例で述べたよう
に、冬季などのウインドウが曇りやすい状態では除湿運
転を自動的に行って曇りを解消することができるように
なる。なお、圧縮機２の停止制御時間Ｔoff は、第４の
実施例と同じように変更設定しても良いし、第１の実施
例と同じように一定の停止制御時間を設ける構成として
も良い。

【００６０】本発明は、上記実施例にのみ限定されるも
のではなく、次のように変形また拡張できる。タイマ回
路１９に代えて、制御回路１０に内蔵タイマを設けても
良い。膨張弁５は、内部均圧形のものでも良い。膨張弁
５の感熱筒は、クロスチャージタイプ以外の一定過熱度
を有する一般的なものでも良い。圧力スイッチ１８によ
る検出圧力Ｐ１は、ＥＰＲ７の制御圧力Ｐｅよりも低い
適宜の値に設定することができる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両用空
調装置の冷凍サイクル装置によれば、次のような効果を
得ることができる。すなわち請求項１記載の冷凍サイク
ルによれば、制御手段により、圧縮機の運転状態で冷媒
圧力検出手段の検出圧力が蒸発圧力調整弁の制御圧力値
よりも低く設定された停止制御圧力値以下になったとき
に、圧縮機を所定の停止制御時間だけ停止させた後再び
運転させるように構成したので、圧縮機の冷媒入口側の
圧力が低圧になり過ぎることを解消でき、また、空調空
気の熱交換量が低い低負荷時には、圧縮機を頻繁にオン
オフさせないようにして断続運転させることができるよ
うになるので、圧縮機の耐久性の向上を図りながら稼働
率を下げて効率の良い空調運転を行うことができるとい
う優れた効果を奏する。

【００６２】請求項２記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、制御手段により、圧縮機の運転状態
で冷媒温度検出手段の検出温度が蒸発圧力調整弁の制御
圧力値に相当する冷媒温度よりも低く設定された停止制
御冷媒温度以下になったときに、圧縮機を所定の停止制
御時間だけ停止させた後再び運転させるように構成した
ので、圧縮機に吸入される冷媒の圧力と温度との間の一
定の相関関係を利用して停止制御冷媒温度を停止制御圧
力に対応する温度に設定することにより、この停止制御
冷媒温度と冷媒温度検出手段により検出された冷媒温度
と比較することで、上述した冷媒の停止制御圧力を検出
する場合と同等の動作を行わせることができるようにな
り、圧縮機の冷媒入口側の温度が低温、すなわち、冷媒
圧力が低圧になり過ぎることが解消されて凍結するのを
防止でき、しかも、圧縮機を頻繁にオンオフさせないよ
うにして断続運転させることができるようになるので、
圧縮機の耐久性の向上を図りながら稼働率を下げて効率
の良い空調運転を行うことができるという優れた効果を
奏する。

【００６３】請求項３記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、膨張弁の外部均圧管を蒸発器から蒸
発圧力調整弁に至る冷媒流路に接続する構成としたの
で、空調負荷が少なくなった場合に、膨張弁が絞られて
冷媒の供給量が減少すると共にこれに応じて蒸発器の出
口側の冷媒圧力も低下することから蒸発圧力調整弁も絞
られるようになるので、冷凍サイクル中の冷媒循環量は
空調負荷に対応した少ない量となり、この結果、空調負
荷が小さいときには圧縮機の吸入圧力が低下するように
なり、冷媒圧力検出手段により検出される冷媒圧力が停
止制御圧力以下になる機会が多くなり、圧縮機の使用頻
度を低下させてさらに省動力化を図ることができるとい
う優れた効果を奏する。

【００６４】請求項４記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、膨張弁の感熱筒をクロスチャージ形
としているので、蒸発器に対する空調負荷が低下した状
態では、蒸発器内の液冷媒の量を増加させて圧縮機に対
する液戻り状態とすることができるようになり、これに
よって、圧縮機の停止期間中でも空調空気を冷却する能
力を持続させることができ、圧縮機の断続運転中の空調
空気の温度変動を少なくして快適な空調空間を維持でき
るという優れた効果を奏する。

【００６５】請求項５記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、制御手段により、蒸発器の吸入空気
温度が高くなると、また、外気温度が低くなると、圧縮
機の停止制御を行ったときにの停止制御時間を短く設定
するように構成したので、圧縮機が停止されている期間
中に空調空気の温度変動が大きくなるのを抑制すること
ができ、しかも、圧縮機の運転を効率良く実施して省動
力化を図ることができるという優れた効果を奏する。

【００６６】請求項６記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、蒸発器の吸入空気温度と外気温度と
に応じて圧縮機の停止制御圧力を変化させるように構成
したので、上述の場合とほぼ同じ制御を行うことができ
るようになり、空調空気の温度変動を最小限に抑制しな
がら圧縮機の運転を効率良く実施して省動力化を図るこ
とができるという優れた効果を奏する。

【００６７】請求項７記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、空調負荷が低下したときに圧縮機の
運転を停止する制御を行う場合に、圧縮機の運転継続時
間に運転下限時間を設定する構成としたので、外気温度
が低い場合などで圧縮機の運転継続時間が短時間となっ
てしまう場合でも、下限時間が経過するまで運転してか
ら停止制御を行うことができるので、冬季などの除湿運
転に対応できると共に、圧縮機の頻繁な断続運転を防止
して耐久性の向上も図ることができるという優れた効果
を奏する。

【００６８】請求項８記載の車両用空調装置の冷凍サイ
クル装置によれば、外気温度が所定温度以下であるとき
には、圧縮機の停止条件が成立した時点で、制御手段に
より、圧縮機を一定時間強制的に運転した後に停止制御
するように構成したので、除湿運転時に確実に車室内の
曇りを確実に除去することができるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す全体構成の概略図

【図２】膨張弁の縦断側面図

【図３】冷凍サイクルのモリエル線図

【図４】クロスチャージ形の膨張弁を用いた場合の特性
説明図

【図５】圧縮機の断続運転に対する空調空気吹出温度お
よび圧縮機吸入圧力の時間変化を示す特性説明図

【図６】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図７】図３相当図

【図８】本発明の第３の実施例を示す図１相当図

【図９】本発明の第４の実施例を示す図１相当図

【図１０】圧縮機停止制御時間に対する吹出空気平均温
度およびその変動幅の相関図

【図１１】圧縮機強制オン時間に対する吹出空気平均温
度および圧縮機オン時間の相関図

【符号の説明】

１は冷凍サイクル、２は圧縮機、３は凝縮器、４はレシ
ーバ、５は膨張弁、６は蒸発器、７は蒸発圧力調整弁、
８はエンジン、９は電磁クラッチ、１０は制御回路（制
御手段）、１１は感熱筒、１２は外部均圧管、１４はダ
イヤフラム、１８は圧力スイッチ（冷媒圧力検出手
段）、１９はタイマ回路、２０は冷凍サイクル、２１は
冷媒温度センサ（冷媒温度検出手段）、２２は外気温度
センサ、２３は内気温度センサ、２４はモード設定スイ
ッチである。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機から吐出された冷媒を凝縮器およ
   び膨張弁を介して蒸発器に供給した後に圧縮機に戻すよ
   うに構成され、前記蒸発器における冷媒の蒸発圧力を制
   御圧力以上となるように制御する蒸発圧力調整弁を備え
   た車両用空調装置の冷凍サイクル装置において、 前記蒸発圧力調整弁から前記圧縮機に至る冷媒流路の冷
   媒圧力を検出する冷媒圧力検出手段と、 前記圧縮機の運転状態で前記冷媒圧力検出手段の検出圧
   力が前記蒸発圧力調整弁の制御圧力値よりも低く設定さ
   れた停止制御圧力値以下になったときに、前記圧縮機を
   所定の停止制御時間だけ停止させた後再び運転させる制
   御手段とを具備したことを特徴とする車両用空調装置の
   冷凍サイクル装置。
2. 【請求項２】 圧縮機から吐出された冷媒を凝縮器およ
   び膨張弁を介して蒸発器に供給した後に圧縮機に戻すよ
   うに構成され、前記蒸発器における冷媒の蒸発圧力を制
   御圧力以上となるように制御する蒸発圧力調整弁を備え
   た車両用空調装置の冷凍サイクル装置において、 前記蒸発圧力調整弁から前記圧縮機に至る冷媒流路の冷
   媒温度を検出する冷媒温度検出手段と、 前記圧縮機の運転状態で冷媒温度検出手段の検出温度が
   前記蒸発圧力調整弁の制御圧力値に相当する冷媒温度よ
   りも低く設定された停止制御冷媒温度以下になったとき
   に、前記圧縮機を所定の停止制御時間だけ停止させた後
   再び運転させる制御手段とを具備したことを特徴とする
   車両用空調装置の冷凍サイクル装置。
3. 【請求項３】 前記膨張弁は、外部均圧式とされ、その
   外部均圧管の先端は前記蒸発器と前記蒸発圧力調整弁と
   の間の冷媒流路に接続されていることを特徴とする請求
   項１または２記載の車両用空調装置の冷凍サイクル装
   置。
4. 【請求項４】 前記膨張弁は、クロスチャージ形の感熱
   筒を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   かに記載の車両用空調装置の冷凍サイクル装置。
5. 【請求項５】 前記蒸発器への吸入空気の温度を検出す
   る吸入空気温度検出手段と、 車外の空気温度を検出する外気温度検出手段とを具備
   し、 前記制御手段は、前記吸入空気温度検出手段により検出
   される蒸発器への吸入空気温度が高くなる程、前記外気
   温度検出手段により検出される外気温度が低くなる程、
   前記圧縮機の停止制御時間を短く変更設定するように構
   成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいず
   れかに記載の車両用空調装置の冷凍サイクル装置。
6. 【請求項６】 前記蒸発器への吸入空気の温度を検出す
   る吸入空気温度検出手段と、 車外の周囲温度を検出する外気温度検出手段とを具備
   し、 前記制御手段は、前記吸入空気温度検出手段により検出
   される蒸発器への吸入空気温度が高くなる程、前記外気
   温度検出手段により検出される外気温度が低くなる程、
   前記圧縮機の停止制御圧力を低く変更設定するように構
   成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいず
   れかに記載の車両用空調装置の冷凍サイクル装置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記圧縮機の停止条件
   が成立した時点でそれまでの圧縮機の運転継続時間が所
   定の運転下限時間に達していないときにはその運転下限
   時間が経過した後に前記圧縮機を停止させるように構成
   されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
   かに記載の車両用空調装置の冷凍サイクル装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は、前記外気温度検出手段
   により検出される外気温度が所定温度以下である場合に
   は、前記圧縮機の停止条件が成立した時点で、前記圧縮
   機を一定時間強制的に運転した後に停止させるように構
   成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいず
   れかに記載の車両用空調装置の冷凍サイクル装置。