(57)【要約】【課題】  冷凍サイクル内の冷めた箇所に寝込む冷媒をホットガスサイクル側に回収する回収時間の短縮化を図ることのできる車両用空調装置を実現する。【解決手段】  ホットガスによる暖房モードの起動に先だって、外気温度が所定温度以下のときに冷房モードの運転を所定時間ＯＮした後に、この冷房モードの運転を所定時間ＯＦＦし、その後、暖房モードの運転を行って凝縮器２側の寝込み冷媒を蒸発器４側に回収する第１冷媒回収制御手段６ａと、外気温度が所定温度以上のときに第１冷媒回収制御手段６ａのうち冷房モードの運転を所定時間ＯＦＦすることを禁止させて凝縮器２側の寝込み冷媒を蒸発器４側に回収する第２冷媒回収制御手段６ｂとを有する。これにより、回収時間の短縮化を図ることのできる。【選択図】        図４
2006327427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）の吐出ガス冷媒を凝縮する凝縮器（２）と、
前記凝縮器（２）で凝縮した冷媒を減圧させる第１減圧装置（３）と、
前記第１減圧装置（３）で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４）と、
前記圧縮機（１）の吐出側を直接、前記蒸発器（４）の入口側に接続するホットガスバイパス通路（１８）と、
前記圧縮機（１）の吐出側と前記凝縮器（２）の入口側との連通、および前記圧縮機（１）の吐出側と前記ホットガスバイパス通路（１８）の入口側との連通を切り替える切り替え弁手段（１４）とを備え、
前記切り替え弁手段（１４）により前記凝縮器（２）の入口側を開放するとともに、前記ホットガスバイパス通路（１８）の入口側を閉塞して、通常の冷房モードの運転を行い、また、前記切り替え弁手段（１４）により前記凝縮器（２）の入口側を閉塞するとともに、前記ホットガスバイパス通路（１８）の入口側を開放して、ホットガスバイパスによる暖房モードの運転を行う車両用空調装置において、
前記ホットガスバイパスによる暖房モードの起動に先だって、
外気温度が所定温度以下のときに冷房モードの運転を所定時間ＯＮした後に、この冷房モードの運転を所定時間ＯＦＦし、その後、暖房モードの運転を行って前記凝縮器（２）側の寝込み冷媒を前記蒸発器（４）側に回収する第１冷媒回収制御手段（６ａ）と、
外気温度が所定温度以上のときに前記第１冷媒回収制御手段（６ａ）のうち冷房モードの運転を所定時間ＯＦＦすることを禁止させて前記凝縮器（２）側の寝込み冷媒を前記蒸発器（４）側に回収する第２冷媒回収制御手段（６ｂ）とを有することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記外気温度の所定温度は、約−３０℃程度であることを特徴とする請求項１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、圧縮機より吐出された高圧、高温のガス冷媒を減圧して蒸発器に導き、その蒸発器をガス冷媒の放熱器として使用して空気を加熱するホットガスバイパス機能を有する車両用空調装置に関するものであり、特に、低温時において凝縮器側に寝込んでしまう冷媒やオイルの回収制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の車両用空調装置として、例えば、ホットガスバイパスによる暖房モードの起動に先だって、冷房モードの運転を所定時間ＯＮした後に、圧縮機の運転を所定時間ＯＦＦした冷房運転を行い、その後、暖房モードの運転を行うことで、凝縮器側の寝込み冷媒を蒸発器側に回収する回収制御を有することを特徴とする装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２２４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１によれば、ホットガス作動に必要な冷媒量を確保する回収時間は、特許文献１の図５に示すように、圧縮機作動時間（ＯＮ時間）と停止時間（ＯＦＦ時間）とを、外気温度と冷媒回収時間との関係から求めるようにしている。
【０００４】
より具体的には、圧縮機を作動させるときの回収時間は外気温度に応じて変化させるようにし、圧縮機を停止させるときの回収時間は外気温度にかかわらず一定の所定時間としている。つまり、圧縮機を作動させる所定時間と圧縮機を停止させる所定時間とを組み合わせた回収時間を有するものであった。
【０００５】
ところが、発明者らの研究によると、自動車など車両の走行中に外気に晒される凝縮器を有する装置では、例えば、外気温度が−３０℃程度の極低温下において、凝縮器に全ての冷媒やオイルが寝込んでしまいホットガスサイクル側に冷媒やオイルが残らないことを見出した。
【０００６】
このような状況下では、上記特許文献１の特徴である回収制御を行うことでホットガス作動に必要な冷媒量をホットガスサイクル側に回収することができることが分った。しかし、外気温度が−３０℃程度よりも高めとなる低温下では、冷凍サイクル内の冷めた箇所に冷媒が寝込むだけでホットガスサイクル側にも僅かであるが冷媒やオイルが残っていることを見出した。
【０００７】
このときには、上記特許文献１の回収制御のうち、圧縮機を作動させる所定時間のみの回収時間でもホットガス作動に必要な冷媒量をホットガスサイクル側に回収することができることが分った。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、冷凍サイクル内の冷めた箇所に寝込む冷媒をホットガスサイクル側に回収する回収時間の短縮化を図ることのできる車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１および請求項２に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮し、吐出する圧縮機（１）と、この圧縮機（１）の吐出ガス冷媒を凝縮する凝縮器（２）と、この凝縮器（２）で凝縮した冷媒を減圧させる第１減圧装置（３）と、この第１減圧装置（３）で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（４）と、圧縮機（１）の吐出側を直接、蒸発器（４）の入口側に接続するホットガスバイパス通路（１８）と、圧縮機（１）の吐出側と凝縮器（２）の入口側との連通、および圧縮機（１）の吐出側とホットガスバイパス通路（１８）の入口側との連通を切り替える切り替え弁手段（１４）とを備え、
切り替え弁手段（１４）により凝縮器（２）の入口側を開放するとともに、ホットガスバイパス通路（１８）の入口側を閉塞して、通常の冷房モードの運転を行い、また、切り替え弁手段（１４）により凝縮器（２）の入口側を閉塞するとともに、ホットガスバイパス通路（１８）の入口側を開放して、ホットガスバイパスによる暖房モードの運転を行う車両用空調装置において、
ホットガスバイパスによる暖房モードの起動に先だって、外気温度が所定温度以下のときに冷房モードの運転を所定時間ＯＮした後に、この冷房モードの運転を所定時間ＯＦＦし、その後、暖房モードの運転を行って凝縮器（２）側の寝込み冷媒を蒸発器（４）側に回収する第１冷媒回収制御手段（６ａ）と、
外気温度が所定温度以上のときに第１冷媒回収制御手段（６ａ）のうち冷房モードの運転を所定時間ＯＦＦすることを禁止させて凝縮器（２）側の寝込み冷媒を蒸発器（４）側に回収する第２冷媒回収制御手段（６ｂ）とを有することを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、外気温度に応じて第１冷媒回収制御手段（６ａ）もしくは第２冷媒回収制御手段（６ｂ）とのいずれか一方の回収制御を行うことで、従来技術よりも回収時間の短縮化を図ることのできる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、外気温度の所定温度は、約−３０℃程度であることを特徴としている。この発明によれば、より具体的には、約−３０℃程度以上の低温下であれば、ホットガスサイクル側にも僅かであるが冷媒やオイルが残っていることで圧縮機（１）を作動させる所定時間のみの回収時間でもホットガス作動に必要な冷媒量をホットガスサイクル側に回収することができる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態における車両用空調装置を図１ないし図４に基づいて説明する。図１は本発明の車両用空調装置の全体構成を示す模式図であり、図２は切り替え弁手段である冷暖房切替弁１４の全体構成を示す模式図である。また、図３は車両用空調装置を車両に搭載した搭載形態を示す斜視図であり、図４（ａ）および図（ｂ）は本発明の要部となる冷媒回収制御運転の作動状態を示すタイムチャートである。
【００１４】
本実施形態の車両用空調装置は、図１に示すように、圧縮機１、凝縮器２、第１減圧装置である冷房側絞り３、および蒸発器４などを順に環状に冷媒配管で接続してなる冷凍サイクルから構成している。
【００１５】
圧縮機１は、例えば、電磁クラッチ１ａを介して水冷式の車両用エンジン（図示せず）により駆動される。圧縮機１の吐出側は、切り替え弁手段である冷暖房切替弁１４を介して凝縮器２に接続される。この凝縮器２は、圧縮機１で圧縮された高温高圧のガス冷媒と外気とを熱交換させて凝縮させる。なお、凝縮器２には電動式の冷却ファン（図示せず）が設けられ、これにより冷却空気（外気）が送風される。
【００１６】
そして、凝縮器２の出口側には、凝縮された高圧冷媒を貯める受液器２１が設けられ、受液器２１に貯められた液冷媒が第１減圧装置である冷房側絞り３に導入するように接続されている。そして、冷房側絞り３の出口側は、逆止弁１９を介して蒸発器４に接続されている。
【００１７】
蒸発器４の出口側は、気液分離器となるサクションタンク５を介して圧縮機１の吸入側に接続されている。このサクションタンク５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１側へ吸入させる。
【００１８】
一方、圧縮機１の吐出側と蒸発器４の入口側との間に、凝縮器２をバイパスするホットガスバイパス通路１８が設けてあり、このバイパス通路１８の上流端は、切り替え弁手段である冷暖房切替弁１４に接続されている。本実施形態の冷暖房切替弁１４は、図２に示すように、電磁弁１５、差圧弁１６、および第２減圧装置である暖房側絞り１７とから一体に構成している。
【００１９】
そして、この電磁弁１５を開弁させると、圧縮機１の吐出側と凝縮器２の入口側とが連通して、圧縮機１で圧縮されたガス冷媒が凝縮器２側に導入され、その後、受液器→冷房側絞り３→蒸発器４→サクションタンク５→圧縮機１の順に冷媒が循環することで冷房運転ができる。
【００２０】
一方、電磁弁１５が閉弁しているときに圧縮機１を作動させると、圧縮機１の吐出側とホットガスバイパス通路１８の入口側とが差圧弁１６を介して連通する。この差圧弁１６は電磁弁１５が閉弁しているときに、圧縮機１の吐出側の圧力と凝縮器２の入口側の圧力との圧力差が所定値以上になると開弁するようになっている。
【００２１】
つまり、圧力差が所定値以上になると、圧縮機１で圧縮されたガス冷媒がホットガスバイパス通路１８側に導入されて蒸発器４にガス冷媒が循環することで暖房運転ができる。なお、本実施形態では、暖房側絞り１７を冷暖房切替弁１４内に一体に形成させたが、これに限らず、ホットガスバイパス通路１８側にオリフィス、キャピラリチューブ等の固定絞りで構成して冷暖房切替弁１４に直列に設けても良い。
【００２２】
蒸発器４は、車両用においては空調ケース（図示せず）内に設置され、電動式の送風機（図示せず）により送風される空気（車室内空気または外気）を冷房モード時には冷却する。そして、冬期暖房モード時には、蒸発器４はホットガスバイパス通路１８からの高温冷媒ガス（ホットガス）が流入して空気を加熱するので、放熱器としての役割を果たす。
【００２３】
通常、空調ケース内において、蒸発器４の下流側には車両用エンジン（図示せず）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（図示せず）が設置されており、この暖房用熱交換器の下流側に設けられた吹出口から車室内に空調空気を吹き出すようになっている。
【００２４】
そして、空調用電子制御装置（ＥＣＵ）６は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、予め設定された第１冷媒回収制御プログラム６ａおよび第２冷媒回収制御プログラム６ｂ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１ａのＯＮ／ＯＦＦ、冷暖房切替弁１４に設けられた電磁弁１５の開閉およびその他の電気機器の作動を制御するものであって、本発明の制御手段を構成している。
【００２５】
なお、図３に示す車両用空調装置の搭載形態の斜視図においては、図１および図２に示す冷暖房切替弁１４、ホットガスバイパス通路１８、逆止弁１９、および冷房側絞り３は、凝縮器２の近傍に配置され、それらが一体に構成するように配設されている。
【００２６】
次に、以上の構成による車両用空調装置のホットガスサイクルの作動について説明する。一般的に、この種のホットガスシステムは、冷凍サイクルの凝縮部を迂回して、空調（Ａ／Ｃ）の運転領域とは異なる低外気温域で運転する。
【００２７】
外気温度が低い場合、冷凍サイクル内の冷媒とオイルは冷凍サイクル内の冷えている箇所に寝込む性質をもっている。このことから冷媒とオイルは、外気温にさらされ、容積がある凝縮器２に多く寝込むことが考えられる。
【００２８】
そのため、ホットガス運転のときは寝込んだ冷媒を凝縮器２からホットガスサイクル内に回収する必要があり、ホットガス運転を起動する前に凝縮器２から冷媒を回収する冷媒回収を行う必要がある。しかし、冷媒回収を行う場合、ホットガスサイクル内の冷媒量、オイル量は適正時より少なく、この状態で圧縮機１を作動させることは、圧縮機１の耐久面に大きな影響を及ぼす。
【００２９】
従来技術（特開２００３−３２２４２０号公報）では、冷媒回収を必要とする冷媒不足状態において、圧縮機１の作動を最小限の冷媒を回収する冷房モードの運転を所定時間ＯＮした後に、圧縮機の運転を所定時間ＯＦＦする冷房運転を行い、その後、暖房モードの運転を行う方法がある。
【００３０】
ところが、発明者らの検討によると、上記方法では、外気温度が、例えば−３０℃程度以下の極低温下の場合には、全ての冷媒やオイルが極低温下にさらされる凝縮器２側に寝込んでしまって、ホットガスサイクル側に冷媒が残っていない。このときに、上記方法による冷媒回収を行うと、凝縮器２側に寝込んだ冷媒やオイルをホットガスサイクル内に回収することが出来ることを見出した。
【００３１】
また、外気温度が−３０℃程度以上の低温下のとき、例えば、−１０〜−２０℃程度の低温下の場合には、冷凍サイクル内の冷めた箇所に冷媒が寝込むが、ホットガスサイクル内に僅かな冷媒が残っていることを見出した。このときは、上記方法による冷媒回収のうち、冷房モードの運転を所定時間ＯＮするのみでホットガス作動に必要な冷媒量をホットガスサイクル側に回収することができることが分った。
【００３２】
つまり、外気温度が上記極低温下よりも高いときは、ホットガスサイクル内に僅かな冷媒があるため上述の冷媒回収のうち、冷房モードの運転を所定時間ＯＮするのみを行うことで、ホットガス作動に必要な冷媒量をホットガスサイクル側に回収できる。
【００３３】
そこで、本発明では、外気温度に応じて第１冷媒回収制御手段６ａもしくは第２冷媒回収制御手段６ｂとのいずれか一方の回収制御を行うことで、従来技術よりも回収時間の短縮化を図ることのできるようにしている。
【００３４】
具体的には、外気温度が所定温度（例えば、−３０℃程度）以下のときのタイムチャートが図４（ａ）に示し、外気温度が所定温度（例えば、−３０℃程度）以上のときのタイムチャートが図４（ｂ）に示している。
【００３５】
なお、図４（ａ）に示すタイムチャートが第１冷媒回収制御手段６ａによる回収制御であり、図４（ｂ）に示すタイムチャートが第２冷媒回収制御手段６ｂによる回収制御である。
【００３６】
外気温度が所定温度（例えば、−３０℃程度）以下のときに回収制御を行う第１冷媒回収制御手段６ａは、使用者が所望する暖房モードを操作指令したときに、図４（ａ）に示すように、ホットガス運転に先立って、（Ｂ）冷暖房切替弁１４の開閉弁１５を開弁させて、（Ａ）電磁クラッチ１ａをＯＮにして圧縮機１を運転させる。具体的には、冷房運転が所定時間（例えば、２０秒間）行われることになる。これにより、この冷房作動によって凝縮器２に寝込んだ冷媒をホットガスサイクル内に回収することができる。
【００３７】
その後、冷房モードにした状態で、（Ａ）電磁クラッチ１ａをＯＦＦにして圧縮機１の駆動を停止させて所定時間（例えば、３０秒間）冷房運転を行う。これにより、冷凍サイクル内における凝縮器２側の高圧側と蒸発器４側の低圧側との圧力差によって、ホットガスサイクル内にホットガス作動（Ｈ／Ｇ）に余裕をもたせた冷媒が回収される。
【００３８】
そして、その後に、（Ｂ）冷暖房切替弁１４の開閉弁１５を閉弁させて、（Ａ）電磁クラッチ１ａをＯＮにして圧縮機１を駆動させて暖房運転を行う。これにより、ホットガスサイクルによる暖房運転ができる。
【００３９】
次に、外気温度が所定温度（例えば、−３０℃程度）以上のときに回収制御を行う第２冷媒回収制御手段６ｂは、使用者が所望する暖房モードを操作指令したときに、図４（ｂ）に示すように、ホットガス運転に先立って、（Ｂ）冷暖房切替弁１４の開閉弁１５を開弁させて、（Ａ）電磁クラッチ１ａをＯＮにして圧縮機１を運転させる。具体的には、冷房運転が所定時間（例えば、２０秒間）行われることになる。これにより、この冷房作動によって冷めた箇所に寝込んだ冷媒をホットガスサイクル内に回収することができる。
【００４０】
そして、その後に、（Ｂ）冷暖房切替弁１４の開閉弁１５を閉弁させて、（Ａ）電磁クラッチ１ａをＯＮにして圧縮機１を駆動させて暖房運転を行う。これにより、ホットガスサイクルによる暖房運転ができる。
【００４１】
従って、第２冷媒回収制御手段６ｂでは、上記第１冷媒回収制御手段６ａのうち、冷房モードにした状態で、（Ａ）電磁クラッチ１ａをＯＦＦにして圧縮機１の駆動を停止させて所定時間（例えば、３０秒間）冷房運転を行うことを省くことができるので、第１冷媒回収制御手段６ａよりも回収時間の短縮化が図れる。
【００４２】
以上の一実施形態による車両用空調装置によれば、ホットガスバイパスによる暖房モードの起動に先だって、外気温度が所定温度（例えば、−３０℃程度）以下のときに冷房モードの運転を所定時間ＯＮした後に、この冷房モードの運転を所定時間ＯＦＦし、その後、暖房モードの運転を行って凝縮器２側の寝込み冷媒を蒸発器４側に回収する第１冷媒回収制御手段６ａと、外気温度が所定温度（例えば、−３０℃程度）以上のときに第１冷媒回収制御手段６ａのうち冷房モードの運転を所定時間ＯＦＦすることを禁止させて凝縮器２側の寝込み冷媒を蒸発器４側に回収する第２冷媒回収制御手段６ｂとを有している。
【００４３】
これによれば、外気温度に応じて第１冷媒回収制御手段６ａもしくは第２冷媒回収制御手段６ｂとのいずれか一方の回収制御を行うことで、従来技術よりも回収時間の短縮化を図ることのできる。
【００４４】
また。外気温度の所定温度は、約−３０℃程度であることにより、より具体的には、約−３０℃程度以上の低温下であれば、ホットガスサイクル側にも僅かであるが冷媒やオイルが残っていることで圧縮機１を作動させる所定時間のみの回収時間でもホットガス作動に必要な冷媒量をホットガスサイクル側に回収することができる。
【００４５】
（他の実施形態）
以上の一実施形態では、外気温度の所定温度を約−３０℃程度と限定したが、好ましくは約−３０℃程度が良く。より好ましくは約−３０℃程度を前後しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態における車両用空調装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における冷暖房切替弁１４の全体構成を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態における車両用空調装置を車両に搭載した搭載形態を示す斜視図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明の要部となる冷媒回収制御運転の作動状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１…圧縮機
２…凝縮器
３…冷房側絞り（第１減圧装置）
４…蒸発器
６ａ…第１冷媒回収制御手段
６ｂ…第２冷媒回収制御手段
１４…冷暖房切替弁（切り替え弁手段）
１８…ホットガスバイパス通路
【図１】
2006327427.tif 000003
【図２】
2006327427.tif 000004
【図３】
2006327427.tif 000005
【図４】
2006327427.tif 000006