(57)【要約】【課題】冷凍サイクル装置における構成部品の耐圧設計を低減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、冷媒が流れる冷媒回路１１を含む蒸気圧縮式冷凍サイクル装置１を備え、冷媒回路の車室内側流路１１ｂが車室側空間２１に配置され、冷媒回路の駆動装置側流路１１ａが車両を駆動する駆動装置の設置空間２０に配置され、冷媒回路１１を流動する冷媒を利用して車室内を空調する。車両用空調装置は、冷媒回路１１の流路を開閉可能な手段であって、冷媒が冷媒回路の車室内側流路１１ｂに流れることを規制する冷媒流れ規制手段としての電磁弁９および逆止弁１０を備え、さらに、駆動装置が運転状態であってさらに空調運転が停止しているときに、冷媒回路１１の流路を開くように電磁弁９を制御する。【選択図】図１
2010030530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、コンプレッサ（２）、放熱用熱交換器（３）、減圧装置（４）および冷却用熱交換器（５）を接続してなる冷媒回路（１１）を含む冷凍サイクル装置（１）を備え、前記冷媒回路を流動する冷媒を用いて車室内を空調し、前記冷媒回路の一部（１１ｂ）が車室側空間（２１）に配置され、前記冷媒回路の残余部分（１１ａ）が車両を駆動する駆動装置の設置空間（２０）に配置される車両用空調装置であって、
前記冷媒回路の流路を開閉可能な手段であって、閉じることにより前記車室側空間に配置される前記冷媒回路の車室内側流路（１１ｂ）に冷媒が流れることを規制する冷媒流れ規制手段（９，１０）を備え、
前記駆動装置が運転状態であってさらに空調運転が停止しているときに、前記冷媒流れ規制手段は前記冷媒回路の流路を開くように制御されていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記冷媒流れ規制手段は、前記冷却用熱交換器の入口側に設けられた電磁弁（９）と、前記冷却用熱交換器の出口側に設けられ、冷媒が前記冷却用熱交換器に逆流することを妨げる逆止弁（１０）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記冷媒流れ規制手段は、前記冷却用熱交換器の入口側に設けられた前記減圧装置（４）と、前記冷却用熱交換器の出口側に設けられた逆止弁（１０）と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記駆動装置の運転が開始され、かつ空調運転が停止している場合に、前記駆動装置の前回の停止時から所定時間以上が経過していれば、前記冷媒流れ規制手段を制御して前記冷媒回路の流路を開くことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記駆動装置の運転が開始され、かつ空調運転が停止している場合に、前記駆動装置の設置空間（２０）に配置される前記冷媒回路における所定箇所の冷媒圧力を検出し、前記検出された冷媒圧力が所定圧力以上になれば、前記冷媒流れ規制手段を制御して前記冷媒回路の流路を開くことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記駆動装置の運転が開始され、かつ空調運転が停止している場合に、前記駆動装置の設置空間（２０）に配置される前記冷媒回路の所定箇所における冷媒圧力および冷媒温度を検出し、
前記検出された冷媒圧力および冷媒温度と、予め記憶された前記冷媒の有する特性図とに基づいて前記所定箇所における冷媒が液封状態であると判断されるときには前記冷媒流れ規制手段を制御して前記冷媒回路の流路を開くことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記所定箇所の冷媒圧力は、前記コンプレッサの吐出側に設けられた吐出圧力センサ（８ａ）によって検出されることを特徴とする請求項５または６に記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記冷媒は二酸化炭素であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置を構成する冷媒回路が複数の空間に亘って配置される車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の従来の車両用空調装置は、蒸発器が車室内空間に設けられる空調ケーシングの内部に配置され、冷凍サイクル装置の蒸発器を除く他の冷媒回路が車室外側空間に配置される構成であり、蒸発器の下流側の空調ケーシング内に配置されて漏れ出した冷媒を検出するガスセンサを備えている。また、冷凍サイクル装置は、蒸発器の流入ポート側に設けられた電磁弁と、蒸発器の流出ポート側に設けられた逆止弁と、を備えている。
【０００３】
従来の車両用空調装置では、空調装置の運転中に冷媒漏れを検出すると、車室内側に配置されている蒸発器へ通じる冷媒流路を開閉する電磁弁を閉じ、さらに圧縮機を停止する制御が行われる。これにより、冷媒が車室内側に流出することが抑制されるようになる。そして、この従来技術は、可燃性の冷媒や、乗員の健康に対して悪影響を与える冷媒を使用する場合に、乗員を保護する観点から適用されるものであり、空調停止時の圧縮機が停止しているときに電磁弁を閉じ、逆に空調運転時の圧縮機を運転するときだけ電磁弁を開放するようにしている。
【０００４】
空調停止時に、例えば日射等の影響で車室内空間が車室外側空間よりも高温になった場合には、車室外側空間の冷媒回路に蒸発器内の冷媒が逆止弁を通過して移動し、車室外側空間の冷媒回路に寝込むようになる。例えば、出願人の実験によると、車室内空間と車室外側空間とが略同じ温度であったときに車室外側空間の冷媒回路に２８０ｇ、車室内空間の冷媒回路に６０ｇの冷媒がそれぞれ存在している場合に、車室内空間が車室外側空間よりも高温になると、車室内空間の冷媒回路の冷媒が２０ｇ移動して車室外側空間の冷媒回路に３００ｇの冷媒が存在するようになる。
【０００５】
さらにこの現象は、周囲温度が低いときほど冷媒密度が小さくなり、車室内空間に留まる冷媒量が減少して顕著になる。例えば、冬期の低温時では車室内側にほとんど冷媒が存在しなくなることもあり得る。
【特許文献１】特開平９−１０４２２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、上記のように車室外側空間に配置される冷媒回路部分に冷媒が寝込んだ場合に、空調を停止した状態でエンジンが運転されると、当該車室外側空間の冷媒回路部分の周囲温度が上昇するようになる。そして、この状態では、冷媒流路が電磁弁によって遮断されていること、および逆止弁の働きにより、冷媒は行き場を失うため、車室外側空間の冷媒回路部分の内圧が上昇する。これにより、冷凍サイクル装置の構成部品にかかる圧力が高くなり、この圧力に耐え得る部品設計にするか、アキュムレータを有するサイクルを採用する場合には、アキュムレータの容積を大きくする必要がある。いずれの場合も冷凍サイクル装置がコスト高になってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、冷凍サイクル装置における構成部品の耐圧設計を低減できる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち第１の発明は、少なくとも、コンプレッサ（２）、放熱用熱交換器（３）、減圧装置（４）および冷却用熱交換器（５）を接続してなる冷媒回路（１１）を含む冷凍サイクル装置（１）を備え、前記冷媒回路を流動する冷媒を用いて車室内を空調し、冷媒回路の一部（１１ｂ）が車室側空間（２１）に配置され、冷媒回路の残余部分（１１ａ）が車両を駆動する駆動装置の設置空間（２０）に配置される車両用空調装置に係る発明であって、
冷媒回路の流路を開閉可能な手段であって、閉じることにより車室側空間に配置される冷媒回路の車室内側流路（１１ｂ）に冷媒が流れることを規制する冷媒流れ規制手段（９，１０）を備え、
駆動装置が運転状態であってさらに空調運転が停止しているときに、冷媒流れ規制手段は冷媒回路の流路を開くように制御されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、駆動装置が運転状態であってさらに空調運転が停止しているときに、冷媒流れ規制手段によって冷媒回路の流路を開くようにすることにより、車室内側流路への冷媒流れの規制が解かれ、車室内側流路への冷媒の流通が可能な状態になる。これにより、駆動装置の運転によって駆動装置の設置空間の周囲温度が上昇することに伴い、駆動装置の設置空間に停留していた冷媒が車室内側流路に冷媒が流れるようになり、駆動装置の設置空間側の冷媒流路における内圧上昇を緩和することができる。したがって、冷媒回路の部分的な内圧上昇を抑制できるため、冷凍サイクル装置における構成部品の耐圧設計を低減できる車両用空調装置が得られる。
【００１０】
また、冷媒流れ規制手段は、冷却用熱交換器の入口側に設けられた電磁弁（９）と、冷却用熱交換器の出口側に設けられ、冷媒が冷却用熱交換器に逆流することを妨げる逆止弁（１０）と、を含むことが好ましい。この発明によれば、第１の発明のように電磁弁の開閉を制御することにより、発生し得る冷媒回路の部分的な内圧上昇を抑制できる車両用空調装置が得られる。
【００１１】
また、冷媒流れ規制手段は、冷却用熱交換器の入口側に設けられた減圧装置（４）と、冷却用熱交換器の出口側に設けられた逆止弁（１０）と、から構成されることが好ましい。この発明によれば、冷媒流路を開閉する電磁弁を備えることなく、第１の発明のように減圧装置の作動を制御することにより、車室内側流路への冷媒流れの規制を解いて、車室内側流路への冷媒の流通が可能な状態にすることができる。したがって、冷媒流れ規制手段を構成する部品点数を低減することができる。
【００１２】
また、車両用空調装置は、駆動装置の運転が開始され、かつ空調運転が停止している場合に、駆動装置の前回の停止時から所定時間以上が経過していれば、冷媒流れ規制手段を制御して冷媒回路の流路を開くようにすることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、駆動装置の前回の停止時からの経過時間が所定時間未満の場合には、駆動装置の設置空間側の冷媒回路における冷媒の寝込み量がそれほど大きくなく、冷媒回路の内圧上昇による影響が小さいとする。この場合には、冷媒流れ規制手段による冷媒回路の流路開放を行わないことにより、冷媒流れ規制手段の余分な制御を抑えることができる。
【００１４】
また、車両用空調装置は、駆動装置の運転が開始され、かつ空調運転が停止している場合に、駆動装置の設置空間（２０）に配置される冷媒回路における所定箇所の冷媒圧力を検出し、検出された冷媒圧力が所定圧力以上になれば、冷媒流れ規制手段を制御して冷媒回路の流路を開くようにすることが好ましい。
【００１５】
この発明によれば、駆動装置の設置空間側の冷媒回路の冷媒圧力が所定圧力以上になるまで冷媒流れ規制手段による冷媒回路の流路開放を行わないことにより、冷媒流れ規制手段の余分な制御を抑えることができる。
【００１６】
また、車両用空調装置は、駆動装置の運転が開始され、かつ空調運転が停止している場合に、駆動装置の設置空間（２０）に配置される冷媒回路の所定箇所における冷媒圧力および冷媒温度を検出し、
検出された冷媒圧力および冷媒温度と、予め記憶された冷媒の有する特性図とに基づいて当該所定箇所における冷媒が液封状態であると判断されるときには冷媒流れ規制手段を制御して冷媒回路の流路を開くようにすることが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、駆動装置の設置空間側の冷媒回路における冷媒の圧力および温度と、冷媒の有する特性とから、冷媒が液封状態であると判断されるときに冷媒流れ規制手段による冷媒回路の流路開放を行う。これにより、内圧上昇の起こり得る状況を的確に判断して、冷媒流れ規制手段の余分な制御を抑えることができる。
【００１８】
また、上記所定箇所の冷媒圧力は、コンプレッサの吐出側に設けられた吐出圧力センサ（８ａ）によって検出されることが好ましい。この発明によれば、駆動装置の設置空間側の冷媒回路において冷媒圧力が最も高くなると想定される箇所を検出することができる。これにより、より応答性の高い制御を実施することができる。
【００１９】
また、冷媒は二酸化炭素であることが好ましい。これによれば、二酸化炭素冷媒を用いると冷媒回路内の内圧が高圧になるため、冷媒回路の周囲温度の変化による内圧変化が著しくなり、より一層の上記効果が期待できる。
【００２０】
なお、上記各技術的手段や特許請求の範囲の各請求項における括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００２２】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態である第１実施形態の車両用空調装置は、冷凍サイクル装置を備え、冷凍サイクル装置内を流れる冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ、ＣＯ２等）の状態変化を利用することにより車室内を空調する。本車両用空調装置は、例えば、ガソリン等の化石燃料を用いた内燃機関により駆動する車両、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池車等に使用することができる。
【００２３】
本車両用空調装置について図１から図３にしたがって説明する。図１は本実施形態の車両用空調装置における蒸気圧縮機冷凍サイクル装置１の構成を示した概略図である。図２は、本車両用空調装置における制御構成を示したブロック図である。
【００２４】
図１に示すように、本発明の冷凍サイクル装置の一例である蒸気圧縮式冷凍サイクル装置１は、コンプレッサ２と、放熱用熱交換器の一例であるガスクーラ３と、減圧装置の一例である膨張弁４と、冷却用熱交換器の一例であるエバポレータ５と、アキュムレータ６と、を備え、これらを環状に接続した冷媒回路１１により構成されている。
【００２５】
蒸気圧縮式冷凍サイクル装置１は、冷媒回路１１の一部である車室内側流路１１ｂが車室側空間２１に配置されるとともに、冷媒回路１１の残余部分である駆動装置側流路１１ａが車両を駆動する駆動装置の設置空間２０に配置されるようになっている。本実施形態では、車室側空間２１に配置される冷媒回路１１の一部（車室内側流路１１ｂ）は、エバポレータ５とその前後の冷媒配管であり、車室内前方のインストルメントパネルの裏側に設けられる空調ケース（図示せず）内部に含まれ、主に冷凍回路１１内で冷媒が低圧となる流路が含まれる。駆動装置の設置空間２０に配置される冷媒回路１１の部分（駆動装置側流路１１ａ）は、エバポレータ５を除く各構成部品であり、主に冷凍回路１１内で冷媒が高圧となる流路が含まれ、例えば、駆動装置であるエンジン、モータ、電池（例えば燃料電池）等とともに同一空間に配置される。本実施形態では駆動装置はエンジンとし、駆動装置の設置空間２０はエンジンが搭載されているエンジンコンパートメント（あるいはエンジンルーム）である。
【００２６】
蒸気圧縮式冷凍サイクル装置１は、さらに冷媒回路１１の流路を開閉可能な手段である冷媒流れ規制手段を備えている。冷媒流れ規制手段は、閉じることにより車室側空間に配置される冷媒回路１１の車室内側流路１１ｂに冷媒が流れることを規制する手段である。冷媒流れ規制手段は、本実施形態ではエバポレータ５の入口側の冷媒流路を開閉可能な電磁弁９と、エバポレータ５の出口側の冷媒流路に設けられ冷媒がエバポレータ５に逆流することを妨げる逆止弁１０とから構成されている。
【００２７】
電磁弁９が閉じている状態では、駆動装置側流路１１ａと車室内側流路１１ｂとの間で冷媒の行き来は起こらない。しかし、電磁弁９が開いている状態では、駆動装置側流路１１ａに停留している冷媒は、逆止弁１０があることによりエバポレータ５の出口部に流れることはないが、電磁弁９を通ってエバポレータ５の入口部に流れることが可能となる。すなわち、冷媒流れ規制手段である電磁弁９を開くように制御することより、冷媒回路１１の流路が開かれ、冷媒の流通が自由になる。
【００２８】
また、逆止弁１０を電磁弁に置き換えた場合には、エバポレータ５の入口側と出口側のそれぞれに電磁弁が設けられることになる。この場合には、冷媒流れ規制手段は両方の電磁弁によって構成される。そして、両方の電磁弁が閉じている状態では、駆動装置側流路１１ａと車室内側流路１１ｂとの間で冷媒の行き来は起こらない。しかし、いずれか電磁弁か、両方の電磁弁が開いている状態では、駆動装置側流路１１ａに停留している冷媒は、、開放されている電磁弁を通ってエバポレータ５に流れることが可能となる。すなわち、冷媒流れ規制手段である少なくとも一つの電磁弁を開くように制御することより、冷媒回路１１の流路が開かれ、冷媒の流通が自由になる。
【００２９】
さらに蒸気圧縮式冷凍サイクル装置１は、冷却性能を高めるためにガスクーラ３を出た冷媒がエバポレータ５を流出した冷媒と熱交換して冷却されるように設けられた内部熱交換器７を備えている。また、電磁弁９は、主弁の背圧を制御する小さなパイロット弁口を有し、前後に差圧があっても開くことができ、さらにコイルの大きさを小さくすることが可能なパイロット式電磁弁を用いてもよい。このようなパイロット式電磁弁は、ＣＯ２等の高圧になる冷媒を使用する場合に有用である。
【００３０】
空調ケースには、一方側に空気取入口である外気吸入口および内気吸入口が形成され、他方側に車室内に吹き出される空気調節された空気が通過するフット吹出し開口、フェイス吹出し開口、デフロスタ吹出し開口等が形成されている。空調ケースの内部には、上記空気取入口と各吹出し開口との間に通風路が形成されており、送風機１２等によって強制的に送風される空気がこの通風路を流れ車室内に向けて送り出される。通風路に配置される構成部品は、周知の部品であり、例えば、内外気切替ドア１３、前述のエバポレータ５、温風と冷風の混合風量割合を調節するエアミックスドア１４、空気を加熱して温風を作るヒータコア、吹出しモード切替ドア等である。エバポレータ５を含む冷媒回路１１の一部はこの通風路に配置されており、通風路を流れる空気はエバポレータ５内で蒸発する冷媒によって冷却されて冷却風となる。
【００３１】
コンプレッサ２は、駆動装置の一例であるエンジン、モータ、電池（例えば燃料電池）等の駆動源により駆動され、例えば二酸化炭素を主成分とする冷媒を吸入して圧送する。コンプレッサ２の出口側流路には、吐出された冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ８ａが設けられ、同様に吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度センサ８ｂが設けられている。ガスクーラ３は、コンプレッサ２から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱用熱交換器である。膨張弁４は、ガスクーラ３を流出した高圧冷媒を減圧する減圧装置である。エバポレータ５は、膨張弁４により減圧された冷媒によって周囲を流れる空気を冷却するとともに当該冷媒が蒸発する冷却用熱交換器である。アキュムレータ６は、エバポレータ５を流出した冷媒を気液分離し、液体冷媒と分離されたガス冷媒をコンプレッサ２へ戻す働きをする。
【００３２】
制御装置３０は、車室内の空調を制御する電子制御ユニットであり、マイクロコンピュータと、車室内前面に設けられた操作パネル１５上の各種スイッチからの信号や、蒸発器後温度センサ１６、ヒータコアの水温センサ、外気温センサ、吐出圧力センサ８ａ、吐出温度センサ８ｂ等からのセンサ信号が入力される入力回路と、各種アクチュエータに出力信号を送る出力回路と、を備えている。マイクロコンピュータは、ＲＯＭ（読み込み専用記憶装置）、ＲＡＭ（読み込み書き込み可能記憶装置）等のメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）等から構成されており、操作パネル１５等から送信された運転命令に基づいた演算に使用される各種プログラムを有している。
【００３３】
制御装置３０は、エアコン環境情報、エアコン運転条件情報、および車両環境情報を受信してこれらを演算し、コンプレッサ２の設定すべき容量を算出する。そして、制御装置３０はエアコン制御のアンプでもあり、算出された容量に適合する容量制御信号を電流として容量制御弁に出力し、コンプレッサ２の容量を制御する。
【００３４】
乗員が操作パネル１５を操作して空調装置の運転・停止および設定温度などの操作信号等が制御装置３０に入力され、各種センサの検出信号が入力されると、制御装置３０は、各種プログラムにより各機器の作動状態を決定する演算を行い、これに応じてコンプレッサ２、電磁弁９、送風機１２、内外気切替ドア１３、エアミックスドア１４等の各機器の運転が制御される。
【００３５】
次に、上記構成に係る車両空調装置の作動を図３にしたがって説明する。図３は、エンジンが起動しているときの車両用空調装置の作動を説明するフローチャートである。駆動装置の一例であるエンジンが起動すると、制御装置３０は、車室内の空調（エアコン）がオンされているか否かを判定する（ステップ１）。このときエアコンがオンされていると判定されると、前述のように通常の車室内空調を実施するため、電磁弁９を開き、冷媒が冷媒回路１１内を流通可能な状態にするとともに、内蔵しているタイマーのカウントを開始する（ステップ２）。
【００３６】
このとき、制御装置３０は、前述のように各種プログラムにより各機器の作動状態を決定する演算を行う。次に制御装置３０は、タイマーのカウントが所定のカウントに達すると、ステップ３でコンプレッサ２を起動させ、演算により決定された作動状態に基づいて制御する。さらに、その他の各機器についても作動を制御し、要求される車室内空調を提供する。より具体的には、制御装置３０は、操作パネル１５および各種センサから各信号が入力されることにより、設定条件、現在の空調環境条件等の各データを読み込み、ＲＯＭに記憶されたプログラムを用いて車室内に吹き出す空気の目標吹出し温度ＴＡＯを演算し、内外気切替ドア１３の作動位置を演算し、吹出しモードを決定し、送風機１２のブロワレベル（送風空気の風量）を演算し、エアミックスドア１４の開度を演算する。
【００３７】
一方、エアコンがオンされておらず、オフ状態であると判定されると、従来の運転では電磁弁９を閉じたままにするところを、あえて電磁弁９を開くように制御する（ステップ４）。この制御により、エンジンが起動しているため、駆動装置であるエンジンからの発熱によって駆動装置の設置空間２０の雰囲気温度が上昇するようになる。この温度上昇に伴い、駆動装置の設置空間２０に配置されている駆動装置側流路１１ａの内圧が上昇するようになる。内圧が上昇すると、駆動装置側流路１１ａに寝込んで停留していた冷媒が開放されている電磁弁９を通過してエバポレータ５を含む車室内側流路１１ｂに移動し、駆動装置側流路１１ａと車室内側流路１１ｂの容積比率やそれぞれの周囲温度に応じて、それぞれに冷媒が停留するようになる。
【００３８】
次に、制御装置３０は、電磁弁９を閉じる条件が満たされているか否かを判定する（ステップ５）。この条件は、例えば、吐出温度センサ８ｂによって検出された冷媒温度が所定温度以上になったこと、エンジンが起動されてから所定時間が経過したこと等である。これらのいずれかの条件が満たされたときには、駆動装置の設置空間２０の雰囲気温度が十分に上昇し、これ以上、車室内側流路１１ｂに冷媒が流れることを規制する必要があると判断する。冷媒が車室内側流路１１ｂに過剰に流れ込むと、車室側空間２１に位置する冷媒回路１１に冷媒が寝込むようになるからである。当該所定温度および当該所定時間は、駆動装置側流路１１ａと車室内側流路１１ｂの容積比率、使用冷媒の特性、駆動装置の設置空間２０の雰囲気温度の上昇傾向等から経験的、実験的に求められ、予め制御装置３０に記憶されている。
【００３９】
制御装置３０は、上記電磁弁９の閉条件が満たされるまで電磁弁９を開状態に維持する。電磁弁９の閉条件が満たされたと判定すると、冷媒の流動を規制するため、電磁弁９を閉じるように制御し（ステップ６）、一連の制御を終了する。これにより、駆動装置側流路１１ａの冷媒は、電磁弁９および逆止弁１０によって流れを規制され、これ以上車室内側流路１１ｂに移動しなくなる。そして、駆動装置側流路１１ａおよび車室内側流路１１ｂのそれぞれに停留する冷媒量に大きな偏りがなく、適正な状態にバランスするようになる。
【００４０】
本実施形態に係る車両用空調装置がもたらす作用効果について述べる。本車両用空調装置は、冷媒が流れる冷媒回路１１を含む蒸気圧縮式冷凍サイクル装置１を備え、冷媒回路１１の車室内側流路１１ｂが車室側空間２１に配置され、冷媒回路１１の駆動装置側流路１１ａが車両を駆動する駆動装置の設置空間２０に配置されており、冷媒回路１１を流動する冷媒状態を利用して車室内を空調する。さらに車両用空調装置は、冷媒回路１１の流路を開閉可能な手段であって、冷媒が冷媒回路の車室内側流路１１ｂに流れることを規制する冷媒流れ規制手段としての電磁弁９および逆止弁１０を備え、さらに、駆動装置が運転状態であってさらに空調運転が停止しているときに、冷媒回路１１の流路を開くように電磁弁９を制御する。
【００４１】
この制御によれば、駆動装置であるエンジンが運転状態であってさらに空調運転（エアコン）が停止しているときに、冷媒流れ規制手段である電磁弁９を開くことで冷媒回路１１の流路を開くようにすることにより、車室内側流路１１ｂへの冷媒流れの規制が解かれ、車室内側流路１１ｂへの冷媒の流通が可能な状態になる。これにより、エンジンの運転によって駆動装置の設置空間２０の周囲温度が上昇することに伴い、駆動装置側流路１１ａに停留していた冷媒が車室内側流路１１ｂに冷媒が流れるようになる。したがって、冷媒回路１１の部分的な内圧上昇を抑制できるため、蒸気圧縮式冷凍サイクル装置１の構成部品の耐圧設計を低減できる車両用空調装置が得られる。
【００４２】
また、アキュムレータを有する冷凍サイクル装置を採用する場合には、上記制御によれば、アキュムレータのタンク容量を大型化しなくても対応できるため、アキュムレータの大型化が抑制され、搭載性およびコスト面において有効である。
【００４３】
また、車両が駐車等により放置状態である場合には、日射等の影響により車室側空間２１の温度が上昇する。このような状況では、冷媒は、エバポレータ５側から駆動装置側流路１１ａに流れて停留し寝込むようになる。そこで、本車両用空調装置では、この状態で、駆動装置（例えばエンジン）が運転されて、かつ空調が停止状態であるときに、電磁弁９を開くことにより冷媒の流動を周囲温度に応じて自由な状態にする。これにより、放置状態において駆動装置側流路１１ａに余分に寝込んだ冷媒量をエバポレータ５側に戻すことができる。
【００４４】
特に冷媒回路１１の内圧が上昇するケースとして、空調が停止状態（エアコンオフ状態）のまま、車両が山道等を走行し、エンジン冷却水の温度が十分に上昇したあとに、エンジンを切って停車する場合がある。このような場合には、駆動装置側流路１１ａの温度は平均８０℃程度になる。ここで、冷媒がＣＯ２であって、電磁弁９等の冷媒流れ規制手段がない冷凍サイクル装置における駆動装置側流路１１ａの冷媒封入密度を２８０ｋｇ／ｍ３、８０℃到達時の内圧を１１．６ＭＰａとすると、冷媒流れ規制手段を備えた本車両用空調装置において上記制御を特に行わないときには、山道等走行後のエンジン停止時に、駆動装置側流路１１ａの冷媒封入密度が３１０ｋｇ／ｍ３、内圧が１２．３ＭＰａになることを確認している。このことから、上記制御によれば、このような内圧上昇の課題を解消することができ、具体的には内圧上昇分の０．７ＭＰａを許容する圧力設計を行うことなく、冷凍サイクル装置を構築することができる。
【００４５】
また、冷媒流れ規制手段は、エバポレータ５の入口側に設けられた減圧装置である膨張弁４と、エバポレータ５の出口側に設けられた逆止弁１０と、から構成してもよい。この構成によれば、膨張弁４を電磁弁９のように作動させることにより、電磁弁９を備えることなく、駆動装置側流路１１ａ側から車室内側流路１１ｂ側への冷媒の流通が可能な状態にすることができる。したがって、冷媒流れ規制手段を構成する部品点数を低減して、コスト低減を図ることができる。
【００４６】
また、冷媒として二酸化炭素を使用した場合には、その特性から冷媒回路１１内の内圧が高圧状態になるため、冷媒回路１１の周囲温度の変化による内圧変化が著しくなる。このような条件では、本車両用空調装置によれば、設計圧力抑制の効果がより顕著となる。
【００４７】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態で説明した図３に示すフローチャートの第１の変形例について図４にしたがって説明する。図４は、本実施形態においてエンジンが起動しているときの車両用空調装置の作動を説明するフローチャートである。
【００４８】
エンジンが停止すると、制御装置３０は、内蔵しているタイマーのカウントを開始する（ステップ１０）。ステップ１１でタイマーのカウントが所定のカウントに達したと判定すると、ステップ２０でタイマー計測を終了する。そして、タイマー計測の終了後に、エンジンが起動されると、制御装置３０は、車室内の空調（エアコン）がオンされているか否かを判定する（ステップ２１）。ステップ２１でエアコンがオンされておらず、オフ状態であると判定されると、第１実施形態の図３で示すステップ４，５，６と同様の処理であるステップ２２，２３，２４を順に実行し、制御を終了する。
【００４９】
この場合は、前回のエンジンの停止時から十分に時間が経過したときにエンジンが起動された状況である。このため、これらの一連のステップを実行するのは、駆動装置の設置空間２０に配置された駆動装置側流路１１ａに冷媒が寝込んでいる可能性が高く、冷媒流れの規制を解除する必要性があると判断されるからである。
【００５０】
また、ステップ２１でエアコンがオンされていて、空調運転状態であると判定されると、後述するステップ１３に飛び、以降の処理を実行していく。
【００５１】
一方、ステップ１１でタイマーのカウントが所定のカウントに達していないと判定した場合に、エンジンが起動されると、制御装置３０は、車室内の空調（エアコン）がオンされているか否かを判定する（ステップ１２）。このときエアコンがオンされていると判定されると、第１実施形態の図３で示すステップ２，３と同様の処理であるステップ１３，１４を順に実行し、制御を終了する。
【００５２】
ステップ１２でエアコンがオンされていないと判定されると、電磁弁９をあえて開かず、閉じたままに維持する制御を行い（ステップ１５）、制御を終了する。この場合は、前回のエンジンの停止時から十分に時間が経過していないときにエンジンが起動された状況である。このため、駆動装置の設置空間２０の温度が低くない状態からエンジンが起動されたと判断する。これらの一連のステップを実行するのは、駆動装置の設置空間２０に配置された駆動装置側流路１１ａに冷媒が寝込んでいる可能性が低く、寝込み冷媒による異常な内圧上昇が起こり難く、冷媒流れの規制を解除する必要性が低いと判断されるからである。このように、寝込み冷媒による内圧上昇が問題とならない場合には、第１実施形態の図３のフローと異なり、電磁弁９を閉じたままにし、無駄な処理を行わないようにする。
【００５３】
本実施形態の車両用空調装置によれば、駆動装置の一例であるエンジンの運転が開始され、かつ空調運転が停止している場合に、エンジンの前回の停止時から所定時間以上が経過していれば、電磁弁９を開いて冷媒回路１１の流路を開くようにし、当該所定時間が経過していないときは、電磁弁９を閉じたままにする。
【００５４】
この制御によれば、エンジンの前回の停止時からの経過時間が所定時間未満の場合には、駆動装置の設置空間２０側の冷媒回路１１における冷媒の寝込み量がそれほど大きくなく、冷媒回路１１の内圧上昇による影響が小さいものと判断することができる。この場合には、電磁弁９による冷媒回路１１の流路開放を行わないことにより、電磁弁９の余分な制御を抑えることができ、省エネルギー化が図れる。
【００５５】
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態で説明した図３に示すフローチャートの第２の変形例について図５にしたがって説明する。図５は、本実施形態においてエンジンが起動しているときの車両用空調装置の作動を説明するフローチャートである。
【００５６】
本実施形態における制御では、ステップ１の判定においてエアコンがオンされていないと判定されると、駆動装置の設置空間２０（エンジンコンパートメント）に位置する部位の冷媒圧力に基づいてステップ２の電磁弁９を開きタイミングを決定する処理が行われる。その他の同符号を付した各ステップは、図３に示す各ステップと同様である。
【００５７】
エンジンが起動されて、ステップ１で車室内の空調（エアコン）がオンされておらず、オフ状態であると判定されると、制御装置３０は、駆動装置側流路１１ａの所定箇所の冷媒圧力が所定圧力Ｐ１より大きいか否かを判定する（ステップ１ａ）。この判定は、所定箇所の冷媒圧力が所定圧力Ｐ１より大きくなるまで実行され、所定圧力Ｐ１より大きくなると、図５にしたがい前述のステップ４以降を実行していく。
【００５８】
この所定圧力Ｐ１は、駆動装置側流路１１ａと車室内側流路１１ｂの容積比率、使用冷媒の特性、駆動装置の設置空間２０の雰囲気温度の上昇傾向等から経験的、実験的に求められ、予め制御装置３０に記憶されている。また、所定箇所の冷媒圧力としては、例えば吐出圧力センサ８ａで検出される値を用いる。これによれば、駆動装置の設置空間２０側の冷媒回路１１において冷媒圧力が最も高くなると想定される箇所を検出することができる。このため、より応答性の高い制御が実施され得る。
【００５９】
また、ステップ１ａにおいて、駆動装置の設置空間２０に配置される冷媒回路１１の所定箇所における冷媒圧力および冷媒温度を検出し、検出された冷媒圧力および冷媒温度と、予め記憶された冷媒の有する特性図（例えば、使用冷媒固有のモリエル線図）とに基づいて所定箇所における冷媒が液封状態であると判断されるときには、ステップ４で電磁弁９を開いて冷媒回路１１の流路を開くようにしてもよい。制御装置３０は、吐出圧力センサ８ａによって検出される冷媒圧力と、吐出温度センサ８ｂによって検出される冷媒温度とを、予め記憶されている使用冷媒のモリエル線図に適用する。そして、現在の冷媒状態がモリエル線図上で飽和液状態である場合には、冷媒は冷媒回路１１に液封されていると判断する。制御装置３０は、このように判断されると電磁弁９を優先的に開状態に制御する。これによれば、内圧上昇の起こり得る状況を的確に判断して、電磁弁９の余分な制御を抑えることができる。
【００６０】
本実施形態の車両用空調装置によれば、駆動装置の一例であるエンジンの運転が開始され、かつ空調運転が停止している場合に、駆動装置の設置空間２０に配置される冷媒回路１１の所定箇所の冷媒圧力を検出し、検出された冷媒圧力が所定圧力Ｐ１以上になれば、電磁弁９を開いて冷媒回路１１の流路を開くようにする。
【００６１】
この制御によれば、駆動装置側流路１１ａの冷媒圧力が所定圧力Ｐ１以上になるまで冷媒流れ規制手段による冷媒回路１１の流路開放を行わないことにより、電磁弁９の余分な制御を抑えることができ、省エネルギー化が図れる。
【００６２】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００６３】
例えば、上記実施形態では、図３、図４および図５に示すように、エンジンが起動後、空調運転が停止していることが確認されてから、電磁弁９を開く処理を行っているが、この順序に限定されるものではない。つまり、駆動装置が運転状態であってさらに空調運転が停止しているときに、冷媒流れ規制手段である電磁弁９が冷媒回路１１の流路を開くように制御されている状態であればよい。本発明は、例えば、電磁弁９が開いた後、空調運転が停止している状態でのエンジンの起動が行われ、その後、電磁弁９を開くように制御している状態が続く場合も含むものである。
【００６４】
また、上記実施形態では、冷媒として超臨界状態となる二酸化炭素を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル装置１について説明したが、二酸化炭素の他に、例えば、エチレン、エタン、酸化窒素などの超臨界域で使用される冷媒を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１実施形態の車両用空調装置における蒸気圧縮式冷凍サイクル装置１の構成を示した概略図である。
【図２】同車両用空調装置における制御構成を示したブロック図である。
【図３】第１実施形態においてエンジンが起動しているときの車両用空調装置の作動を説明するフローチャートである。
【図４】第２実施形態においてエンジンが起動しているときの車両用空調装置の作動を説明するフローチャートである。
【図５】第３実施形態においてエンジンが起動しているときの車両用空調装置の作動を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００６６】
１…蒸気圧縮式冷凍サイクル装置（冷凍サイクル装置）
２…コンプレッサ
３…ガスクーラ（放熱用熱交換器）
４…膨張弁（減圧装置、冷媒流れ規制手段）
５…エバポレータ（冷却用熱交換器）
８ａ…吐出圧力センサ
９…電磁弁（冷媒流れ規制手段）
１０…逆止弁（冷媒流れ規制手段）
１１…冷媒回路
１１ａ…駆動装置側流路（冷媒回路の残余部分）
１１ｂ…車室内側流路（冷媒回路の一部）
２０…駆動装置の設置空間
２１…車室側空間
３０…制御装置
【図１】
2010030530.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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