(57)【要約】【課題】  空調の運転モードを切り替える時の異音の発生を抑制することが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、二次電池からの電力供給により駆動され、熱媒体を圧縮する圧縮手段と、熱媒体を減圧させる減圧手段と、熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と、暖房時に熱媒体が通過する暖房経路及び冷房時に熱媒体が通過する冷房経路を有する流路と、空調運転モードに応じて流路中の経路を変更するための流路切替弁と、流路切替弁を作動させる制御部とを備え、制御部は、空調運転モードの切替命令が入力された場合には、圧縮手段を停止すると共に、経路の圧力差が所定値以下となるまで流路切替弁の切替作動を停止する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池からの電力供給により駆動され、熱媒体を圧縮する圧縮手段と、前記熱媒体を減圧させる減圧手段と、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と、暖房時に熱媒体が通過する暖房経路及び冷房時に熱媒体が通過する冷房経路を有する流路と、空調運転モードに応じて流路中の経路を変更するための流路切替弁と、流路切替弁を作動させる制御部とを備え、
前記制御部は、前記空調運転モードの切替命令が入力された場合には、前記圧縮手段を停止すると共に、前記経路の圧力差が所定値以下となるまで前記流路切替弁の切替作動を停止することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記空調運転モードの切替命令が、冷房運転と暖房運転との切替命令であった場合には、前記圧縮手段を停止すると共に、前記流路の圧力差が所定値以下となるまで前記流路切替弁の切替作動を停止した後、前記流路の圧力差が所定値よりも小さくなった時に前記圧縮手段を再度作動させると共に前記流路切替弁の切替作動を行うことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記制御部は前記流路における圧力を測定する圧力測定手段を有し、
前記制御部は、該圧力測定手段により測定された圧力が所定値以下であれば、前記流路の圧力差が所定値以下であると判定して前記流路切替弁の切替作動を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記制御部は時間測定手段を有し、
前記制御部は、冷暖房の切替命令が入力されると該時間測定手段による測定を開始し、測定時間が所定時間を超えたことを前記流路の圧力差が所定値以下であると判定して前記流路切替弁の切替作動を行うことを特徴とする請求項１〜３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】
本発明は車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用空調装置としては、圧縮器と室内コンデンサと室外コンデンサと室内エバポレータと減圧手段とを有するヒートポンプシステム（蒸気圧縮式冷凍サイクル）が知られている。電気自動車では、エンジン車とは違い、駆動源からの熱を暖房に利用することができないため、このようなヒートポンプシステムが採用されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載のヒートポンプシステムでは、冷房時に減圧手段により減圧し膨張した熱媒体を室内エバポレータで熱交換して空気を冷却する冷房用流路と、暖房時に圧縮器により圧縮されて室内コンデンサで熱媒体を熱交換して空気を加熱する暖房用流路とがある。そして、流路切替手段により冷房時、暖房時で流路を切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４０７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなヒートポンプシステムにおいては、熱媒体を圧縮・膨張させて用いていることから、熱媒体にかかる圧力が冷房用流路及び暖房用流路で異なるため、冷暖房を切り替える時に異音が発生することがあるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、空調の運転モードを切り替える時の異音の発生を抑制することができる車両用空調装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の車両用空調装置は、二次電池からの電力供給により駆動され、熱媒体を圧縮する圧縮手段と、前記熱媒体を減圧させる減圧手段と、前記熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器と、暖房時に熱媒体が通過する暖房経路及び冷房時に熱媒体が通過する冷房経路を有する流路と、空調運転モードに応じて流路中の経路を変更するための流路切替弁と、流路切替弁を作動させる制御部とを備え、前記制御部は、前記空調運転モードの切替命令が入力された場合には、前記圧縮手段を停止すると共に、前記経路の圧力差が所定値以下となるまで前記流路切替弁の切替作動を停止することを特徴とする。
【０００７】
本発明では、前記制御部は、前記空調運転モードの切替命令があった場合には、圧縮手段を停止すると共に、前記経路の圧力差が所定値以下となるまで流路切替弁の切替作動を停止することで、流路切替弁の切替時の熱媒体の圧力差に起因した異音の発生を抑制できる。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態としては、前記空調運転モードの切替命令が、冷房運転と暖房運転との切替命令であった場合には、前記圧縮手段を停止すると共に、前記流路の圧力差が所定値以下となるまで前記流路切替弁の切替作動を停止した後、前記流路の圧力差が所定値よりも小さくなった時に前記圧縮手段を再度作動させると共に前記流路切替弁の切替作動を行うことが挙げられる。
【０００９】
前記制御部は前記流路における圧力を測定する圧力測定手段を有し、前記制御部は、該圧力測定手段により測定された圧力が所定値以下であれば、前記流路の圧力差が所定値以下であると判定して前記流路切替弁の切替作動を行うことが好ましい。このように圧力を測定することで、簡易に圧力差が所定値以下であると推定し、判定することができる。
【００１０】
前記制御部は時間測定手段を有し、前記制御部は、冷暖房の切替命令が入力されると該時間測定手段による測定を開始し、測定時間が所定時間を超えたことを前記流路の圧力差が所定値以下であると判定して前記流路切替弁の切替作動を行うと判定することができることが好ましい。このように時間を測定することで、簡易に圧力差が所定値以下であると推定し、判定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の車両用空調装置によれば、冷暖房を切り替える時の異音の発生を抑制することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の車両用空調装置にかかるヒートポンプシステムの模式図。
【図２】車両用空調装置の冷房時のヒートポンプシステムの駆動を説明するための模式図。
【図３】車両用空調装置の暖房時のヒートポンプシステムの駆動を説明するための模式図。
【図４】車両用空調装置における電磁弁の切替タイミングを示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
はじめに、本実施形態の車両用空調装置にかかるヒートポンプシステムについて図１を用いて説明する。
【００１４】
車両用空調装置Ｉは、ヒートポンプシステム１を有する。ヒートポンプシステム１は、電動コンプレッサ（圧縮手段）１１、室内コンデンサ（熱交換器）１２、室外コンデンサ（熱交換器）１３、エバポレータ（熱交換器）１４、アキュムレータ１５、第１膨張弁（減圧手段）２１、第２膨張弁（減圧手段）２２を備え、これらはそれぞれ熱媒体の流路を構成する配管１６によって接続されている。詳しくは後述するが、ヒートポンプシステム１は、電動コンプレッサ１１、室内コンデンサ１２、室外コンデンサ１３、第２膨張弁２２、アキュムレータ１５がこの順で配管１６により接続されて構成された冷房経路を備える。また、ヒートポンプシステム１は、電動コンプレッサ１１、室内コンデンサ１２、第１膨張弁２１、室外コンデンサ１３、アキュムレータ１５がこの順で配管１６により接続されて構成された暖房経路を備える。
【００１５】
また、車両用空調装置Ｉは、ヒートポンプシステム１を駆動するための制御部１０を備えている。制御部１０は、熱媒体の圧力を検出するための圧力検出センサ３１を有する。圧力検出センサ３１は、本実施形態では、室内コンデンサ１２と二方電磁弁２３との間に設けられている。圧力検出センサ３１は、車両電源がオン状態の場合に熱媒体の圧力を検出し、検出された圧力値を制御部１０へ送出する。
【００１６】
駆動用二次電池から電力供給を受ける電動コンプレッサ１１は、乗員により空調の作動指示が入力されると、制御部１０により駆動を開始し、熱媒体を圧縮して高温高圧状態とする。
【００１７】
室内コンデンサ１２は、熱媒体と車室内の空気との間で熱交換を行う。室内コンデンサ１２は、空調用ハウジング１７内に設けられている。空調用ハウジング１７内には、図示しないブロアファンと、上述したエバポレータ１４、エアミックスダンパ１８、ＰＴＣヒーター１９が設けられている。室内コンデンサ１２は、空調用ハウジング１７内において、エバポレータ１４の下流側に設けられている。また、エアミックスダンパ１８は、エバポレータ１４と室内コンデンサ１２との間に設けられて、暖房時と冷房時とで開閉状態が異なるように構成されている。ＰＴＣヒーター１９は、室内コンデンサ１２よりも下流側に設けられている。室内コンデンサ１２を通過した熱媒体は、配管１６を介して室外コンデンサ１３に送出される。
【００１８】
室内コンデンサ１２と室外コンデンサ１３との間の配管１６には、第１膨張弁２１と、この第１膨張弁２１に対して並列に設けられた二方電磁弁２３が設けられている。二方電磁弁２３は制御部１０によりその開閉が制御される。二方電磁弁２３がオン状態となった場合には熱媒体は第１膨張弁２１側を流れ、二方電磁弁２３がオフ状態となった場合には熱媒体は二方電磁弁２３側を流れる。
【００１９】
室外コンデンサ１３は、熱媒体と車室外の空気との間で熱交換を行う。室外コンデンサ１３の下流側には三方電磁弁２４が設けてあり、冷暖房時に三方電磁弁２４を切り替えることで熱媒体の通過する流路を変更することができる。即ち、室外コンデンサ１３を通過した熱媒体は、詳細は後述するように配管１６ａを介して冷房時にはエバポレータ１４に送出し、暖房時には配管１６ｂを介してアキュムレータ１５に送出される。本実施形態においては、三方電磁弁２４の切替作動は制御部１０により制御される。即ち、制御部１０により三方電磁弁２４がオン状態であると制御されると熱媒体は配管１６ａを流れ、三方電磁弁２４がオフ状態であると制御されると熱媒体は配管１６ｂを流れる。
【００２０】
三方電磁弁２４とエバポレータ１４との間には、第２膨張弁２２が設けられている。第２膨張弁２２は、減圧手段として機能し、熱媒体を膨張させ減圧させることで熱媒体温度を低下させる。
【００２１】
エバポレータ１４は、熱媒体と車室内の空気との間で熱交換を行い、車室内へ送る空気を冷却する。
【００２２】
アキュムレータ１５は、熱媒体のリザーバとして機能する。
【００２３】
冷房時におけるヒートポンプシステムの作動について図２を用いて説明する。
【００２４】
乗員により冷房指示が入力されると、制御部１０が、二方電磁弁２３がオフ、三方電磁弁２４がオン状態となるようにそれぞれ制御を行うとともに、電動コンプレッサ１１を作動させる。
【００２５】
電動コンプレッサ１１から、圧縮され、高温高圧になった熱媒体が配管１６を通って室内コンデンサ１２に入力される。室内コンデンサ１２は冷房時には作動しないので、熱媒体は室内コンデンサ１２を単に通過する。なお、エアミックスダンパ１８は冷房時には室内コンデンサ１２に対向するように開閉状態が設定される。
【００２６】
室内コンデンサ１２を通過した熱媒体は、二方電磁弁２３がオフ状態となっていることから二方電磁弁２３側を流れ、室外コンデンサ１３に入力される。室外コンデンサ１３に入力された熱媒体は、室外コンデンサ１３で室外空気と熱交換することで放熱し、熱媒体温度がやや下がる。
【００２７】
次に、室外コンデンサ１３からの熱媒体は三方電磁弁２４がオン状態であることから、第２膨張弁２２に入力されて熱媒体は減圧される。減圧された熱媒体は、温度も低下する。
【００２８】
第２膨張弁２２からの熱媒体はエバポレータ１４に入力される。エバポレータ１４で熱媒体は室内空気と熱交換し、室内空気から吸熱して室内空気を冷却する。この冷却された室内空気が冷風として車室内に供給される。
【００２９】
エバポレータ１４から出力された熱媒体はアキュムレータ１５に入力され、その後電動コンプレッサ１１に入力されて再度圧縮され、上記と同様に熱媒体は流路を流通する。
【００３０】
次いで、暖房時のヒートポンプシステムの作動を図３を用いて説明する。
【００３１】
乗員により暖房指示が入力されると、制御部１０が、二方電磁弁２３がオン、三方電磁弁２４がオフとなるようにそれぞれ制御を行うとともに、電動コンプレッサ１１を作動させる。
【００３２】
電動コンプレッサ１１から、圧縮され、高温高圧になった熱媒体が配管１６を通って室内コンデンサ１２に入力される。室内コンデンサ１２は暖房時には作動して、熱媒体は室内コンデンサ１２において車室内の空気との間で熱交換を行い、放熱される。放熱された空気は、さらにＰＴＣヒーター１９を通過することでより加熱され、この加熱された室内空気が温風として車室内に供給される。なお、この場合には、エアミックスダンパ１８は室内コンデンサ１２に対向しないように開閉状態が設定される。
【００３３】
室内コンデンサ１２を通過した熱媒体は、二方電磁弁２３がオン状態となっていることから第１膨張弁２１側を流れ、減圧され温度も低下する。この減圧された熱媒体は、室外コンデンサ１３に入力される。室外コンデンサ１３に流入した熱媒体は、室外コンデンサ１３で室外空気と熱交換することで吸熱し、熱媒体温度がやや上がる。
【００３４】
次に、室外コンデンサ１３からの熱媒体は三方電磁弁２４がオフ状態であることから、アキュムレータ１５に流入し、その後電動コンプレッサ１１に流入して再度圧縮され、上記と同様に熱媒体は流路を流通する。
【００３５】
ところで、このようにヒートポンプシステム１を用いて車室内の空調を行う装置では、熱媒体を圧縮・減圧することでヒートサイクルを利用して冷暖房を行っている。例えば、電動コンプレッサ１１で高温高圧状態にした後に、膨張弁で減圧している。この場合に、冷房時及び暖房時では熱媒体の圧力の状態が大きく異なるので、冷暖房が切り換わって各電磁弁を切り替えると熱媒体の圧力状態が変化して熱媒体に圧力差が生じ、この圧力差に起因して熱媒体の流れが変わることで異音が生じることがあるため、これを抑制する必要がある。
【００３６】
そこで、本実施形態では、運転状態の切替時に発生する異音を抑制するために、制御部１０が運転状態の切替時に圧力制御を行う。以下、詳細に説明する。
【００３７】
制御部１０は、空調の運転モードが切り替わった場合、例えば暖房中に冷房へ切り替わった時に電動コンプレッサ１１を停止させる。そして、同時に圧力検出センサ３１により検出された圧力値を用いて弁切替判定を開始すると共に、タイマーをスタートさせる。
【００３８】
そして、制御部１０は、この圧力検出値が所定値以下となるか、又はタイマーが所定値となった場合には、電動コンプレッサ１１を再作動させると共に二方電磁弁２３及び三方電磁弁２４のオン、オフ状態を切り替える。これにより、運転状態が切り替わり、冷房又は暖房が開始される。
【００３９】
このように、制御部１０は、圧力検出値が所定値以下となるか、又はタイマーが所定値となった場合であれば、ヒートポンプシステム全体における圧力差が小さくなったと判定して、電動コンプレッサ１１の作動を開始すると共に弁切替を行い、運転状態を切り替える。電動コンプレッサ１１の作動を一度停止し、その後再始動させることで運転切替時の熱媒体の圧力差による異音を簡易に抑制できる。
【００４０】
具体的に、暖房運転中に冷房運転に切替が行われた場合について図４を用いて説明する。
【００４１】
図４に示すように、ｔ＝ｔ１で暖房から冷房に運転モードを切り替える指令が制御部に入力される。この場合、すぐに二方電磁弁及び三方電磁弁の弁切替は行われず、電動コンプレッサの作動を停止させる。制御部は、この間圧力検出センサにより検出された圧力値を用いて弁切替判定を行う。
【００４２】
次いで、ｔ＝ｔ２で圧力検出センサにより検出された圧力値が所定値以下となったので、電動コンプレッサの作動を開始するとともに二方電磁弁及び三方電磁弁の弁切替が行われる。この場合にヒートポンプシステムにおける熱媒体の圧力差が所定値以下であると推定されるので、弁切替時における異音の発生を抑制することができる。
【００４３】
そして、ｔ＝ｔ３で再度冷房から暖房に運転モードを切り替える指令が制御部１０に入力されると、再度二方電磁弁及び三方電磁弁の弁切替は行われず、電動コンプレッサの作動を停止させる。制御部は、圧力検出センサ３１により検出された圧力値を用いて弁切替判定を行い、ｔ＝ｔ４で圧力検出センサにより検出された圧力値が所定値以下となったので、電動コンプレッサの作動を開始するとともに二方電磁弁及び三方電磁弁の弁切替が行われる。この場合にヒートポンプシステムにおける熱媒体の圧力差が所定値以下であるので、弁切替時における異音の発生を抑制することができる。
【００４４】
本実施形態では、上述のようにヒートポンプシステムにおける熱媒体の圧力差が所定値以下となった場合に電磁弁を切り替えるので、弁切替時における異音の発生を抑制することができる。
【００４５】
本実施形態では、ヒートポンプシステムにおける熱媒体の圧力差が異音が発生しない程度に小さくなっているかどうかを熱媒体の圧力を用いて判定したが、これに限定されない。例えば、圧力を用いずに、時間、即ちタイマーのみで弁切替を行ってもよい。即ち、切替時から所定時間経過した場合には、圧力差が小さくなったとして弁切替を行ってもよい。
【００４６】
本実施形態では、冷暖房を切り替える場合に上述した制御部１０による制御が行われるが、これに限定されない。走行中に冷暖房をオフとした場合にも同様の制御を行っても良い。即ち、走行中に冷暖房をオフとした場合にも、すぐに電磁弁の切替を行わずに電動コンプレッサ１１を停止させ、ヒートポンプシステム中の圧力値が所定の圧力値以下となった時に電磁弁の切替を行う。これにより、弁切替時における熱媒体の圧力差に起因した異音の発生を抑制することができる。
【００４７】
本実施形態では、空調運転モードとして冷房時、暖房時のみを説明したがこれに限定されない。空調運転モードには除湿や送風も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の車両用空調装置は、弁切替時における熱媒体の圧力差に起因した異音の発生を抑制することができる。従って、車輌製造分野において利用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１     ヒートポンプシステム
１０   制御部
１１   電動コンプレッサ
１２   室内コンデンサ
１３   室外コンデンサ
１４   エバポレータ
１５   アキュムレータ
１６   配管
１７   空調ハウジング
１８   エアミックスダンパ
１９   ヒーター
２１   第１膨張弁
２２   第２膨張弁
２３   二方電磁弁
２４   三方電磁弁
３１   圧力検出センサ
Ｉ     車両用空調装置
【図１】
2014088151.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014088151.tif 000006