(57)【要約】【課題】通常の冷凍回路に簡単な改良を加えるだけで、車両停車時でも乗員に不快感を与えない程度の冷風を車室内に供給可能な車両用空調装置を提供する。【解決手段】圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器を冷媒の流れ方向にこの順に備えた冷凍回路を有する車両用空調装置において、凝縮器と蒸発器の間に、膨張手段をバイパスさせて冷媒を蒸発器へ流すことが可能なバイパス回路を設けるとともに、アイドリングストップ時等の車両が予め定めた所定条件になった時に蒸発器への冷媒回路をバイパス回路へ切り換え可能な切換弁を設けたことを特徴とする車両用空調装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器を冷媒の流れ方向にこの順に備えた冷凍回路を有する車両用空調装置において、前記凝縮器と蒸発器の間に、前記膨張手段をバイパスさせて冷媒を蒸発器へ流すことが可能なバイパス回路を設けるとともに、車両が予め定めた所定条件になった時に蒸発器への冷媒回路を前記バイパス回路へ切り換え可能な切換弁を設けたことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
冷媒の圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器を冷媒の流れ方向にこの順に備えた冷凍回路を有する車両用空調装置において、前記膨張手段が、車両が予め定めた所定条件になった時に蒸発器への冷媒の流量を所定値以上とする開度に開くことが可能な電子式膨張弁からなることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項３】
前記車両の所定条件がアイドリングストップである、請求項１または２に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
車両の減速時に前記圧縮機を強制的に運転し該運転により冷凍回路における高圧側圧力を所定値以上に昇圧または維持可能な圧縮機制御手段を備えている、請求項１〜３のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記圧縮機制御手段は、前記高圧側圧力を検知し、検知した高圧側圧力が前記所定値以上であるか否かを判断し、該所定値未満であれば圧縮機を運転する手段からなる、請求項４に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記凝縮器と膨張手段の間に受液器が設けられており、該受液器と凝縮器の間に逆止弁が設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記膨張手段の上流側に、開閉機能を有する電磁弁が設けられており、該電磁弁の閉作動により、該電磁弁よりも上流側を圧縮機運転によって所定圧以上に昇圧することが可能に構成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記電磁弁よりも上流側の圧力を検知可能な手段を有し、該手段で検知される圧力が前記電磁弁の閉作動により昇圧しすぎないように圧縮機の運転を制御する手段が設けられている、請求項７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し、とくに、アイドリングストップ車に用いて好適な車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調装置は、通常、冷媒の圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器を冷媒の流れ方向にこの順に備えた冷凍回路を有しているが、アイドリングストップ車のように走行条件に応じて車両エンジンが停止される車両においては、アイドリングストップ時に上記のような通常の冷凍回路をそのまま用いて空調するシステムは知られておらず、通常、車両停車、エンジン停止時には送風のみを行うようにしている。しかし、送風のみでは、エンジン停止時に圧縮機の運転が停止され冷凍回路が実質的に作動されないため、停車時間の経過とともに車室内への吐気温度が上昇し、乗員に不快感を与えるおそれがある。
【０００３】
このようなアイドリングストップ時の空調のために、蓄冷材を有する蓄冷熱交換器を付加し、それを使用して圧縮機停止時にも空調空気の冷却を可能とした車両用冷凍サイクル装置が知られている（例えば、特許文献１）。しかし、このような蓄冷熱交換器を付加した冷凍サイクル装置では、冷凍回路の複雑化や大型化は避けられず、また、蓄冷熱交換器を適切に作動させるための制御装置も必要となり、コストアップも避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の課題は、上記のような実情に鑑み、基本的に従来の通常の冷凍回路を利用し、それに簡単な改良を加えるだけで、車両停車時でも乗員に不快感を与えない程度の冷風を車室内に供給可能な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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る車両用空調装置は、冷媒の圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器を冷媒の流れ方向にこの順に備えた冷凍回路を有する車両用空調装置において、前記凝縮器と蒸発器の間に、前記膨張手段をバイパスさせて冷媒を蒸発器へ流すことが可能なバイパス回路を設けるとともに、車両が予め定めた所定条件になった時に蒸発器への冷媒回路を前記バイパス回路へ切り換え可能な切換弁を設けたことを特徴とするものからなる（第１の発明）。
【０００７】
また同様に上記課題を解決するための本発明として、上記のようなバイパス回路を設けなくても済む構成も提供される。すなわち、もう一つの本発明に係る車両用空調装置は、冷媒の圧縮機、凝縮器、膨張手段、蒸発器を冷媒の流れ方向にこの順に備えた冷凍回路を有する車両用空調装置において、前記膨張手段が、車両が予め定めた所定条件になった時に蒸発器への冷媒の流量を所定値以上とする開度に開くことが可能な電子式膨張弁からなることを特徴とするものからなる（第２の発明）。
【０００８】
このような本発明に係る車両用空調装置（第１の発明および第２の発明）は、とくに、上記予め定めた車両の所定条件がアイドリングストップである場合に有用であるが、この代表的な条件であるアイドリングストップ時以外にも、例えば、ごく低速運転と停車が頻繁に繰り返されるような場合にも適用可能なものである。
【０００９】
上記第１の発明においては、例えばアイドリングストップ時に切換弁により蒸発器への冷媒回路がバイパス回路へと切り換えられる。膨張手段をバイパスさせて冷媒を蒸発器へ流すことにより、凝縮器からの高圧側冷媒は、そのまま蒸発器へと導入され、蒸発器での蒸発により低圧になる。つまり、高圧側冷媒と低圧側冷媒との圧力差を利用して冷媒が蒸発器内に流入され、蒸発器での冷媒の蒸発動作を利用して、空調空気が冷却される。膨張手段（例えば、機械式膨張弁）は、あるレベル以上の流路抵抗を有しているため、アイドリングストップ時にエンジンが停止され圧縮機の運転が停止されてしまうと、そのときの高圧側冷媒の圧力条件では、流路抵抗の高い膨張手段を通過できる冷媒流量がごく僅かとなり、上記のような空気冷却に必要な蒸発器内への冷媒導入量が得られなくなる。しかし本発明では、蒸発器への冷媒回路がバイパス回路へと切り換えられ、膨張手段を通過しなくてもよくなるので、高圧側冷媒は低圧側との圧力差を利用して確実に蒸発器内に導入され、エンジン停止時にもある時間空気冷却が行われる。したがって、エンジン停止時でも車室内への吐気温度が適切に低く保たれ、乗員に不快感を与えることが抑制される。
【００１０】
また、上記第２の発明においては、バイパス回路は設けられないが、膨張手段が、車両が予め定めた所定条件になった時に（つまり、上記のようなアイドリングストップの条件になった時に）蒸発器への冷媒の流量を所定値以上とする開度に開くことが可能な電子式膨張弁から構成されているので、大きな流路抵抗を生じさせずに、蒸発器への冷媒の流路を十分に大きく開くことが可能になり、上記同様、高圧側冷媒は、そのときの高圧側冷媒と低圧側冷媒との圧力差を利用して確実に蒸発器内に導入されるようになり、エンジン停止時にもある時間空気冷却が行われる。したがって、エンジン停止時でも車室内への吐気温度が適切に低く保たれ、乗員に不快感を与えることが抑制される。
【００１１】
また、本発明に係る車両用空調装置においては、上記第１の発明および第２の発明のいずれにおいても、例えばアイドリングストップに至った時の高圧側冷媒と低圧側冷媒との圧力差を利用して蒸発器内に冷媒を流入させるようにしているが、より適切にかつ確実に蒸発器内に冷媒を流入させ、かつ、流入させる冷媒流量を適切に大きくするためには、高圧側冷媒と低圧側冷媒との圧力差が極力大きい方が好ましい。とくに、アイドリングストップに至った時に高圧側冷媒の圧力が低すぎると、上記のように適切な流量で冷媒を流すための圧力差をとれないおそれが生じるか、あるいはとれてもごく短時間で圧力差を利用した冷媒の流れが消滅してしまうことになる。そこで本発明では、高圧側冷媒と低圧側冷媒との間に望ましい圧力差を確保するために、次のような好ましい形態が提供される。
【００１２】
例えば、本発明に係る車両用空調装置においては、車両の減速時に圧縮機を強制的に運転し該運転により冷凍回路における高圧側圧力を所定値以上に昇圧または維持可能な圧縮機制御手段を備えていることが好ましい。すなわち、エンジンが停止される前の減速時に、圧縮機を強制的に運転し、高圧側圧力を所定値以上に高めておくか、それまでの高い圧力を維持できるようにし、それによって高圧側冷媒と低圧側冷媒との間に望ましい圧力差を確保し、その圧力差を利用して望ましい流量をもって蒸発器内に冷媒を流入させるのである。この圧縮機の運転は、減速制動時に行われるので、エンジンにおける燃料噴射は無く、実質的に燃費負荷アップにはならない。換言すれば、無駄に捨てられている減速時の制動エネルギーが、圧縮機の強制的な運転に有効に利用されることになる。このように圧縮機制御手段による圧縮機の強制的な運転により、高圧側圧力を高めて低圧側冷媒との間に望ましい圧力差を確保することにより、より適切な流量にてより確実に蒸発器内に冷媒を流入させることが可能になり、車両停車、エンジン停止時の空調がより望ましい形態で行われることになる。
【００１３】
上記の形態においては、さらに、上記圧縮機制御手段が、上記高圧側圧力を検知し、検知した高圧側圧力が上記所定値以上であるか否かを判断し、該所定値未満であれば圧縮機を運転する手段からなることが好ましい。つまり、圧縮機制御手段による圧縮機の強制的な運転の目的は、高圧側冷媒と低圧側冷媒との間に望ましい圧力差を確保することにあるから、例えばアイドリングストップに至る直前にすでに高圧側冷媒の圧力が所定値以上にある場合には（例えば、冷房負荷が高く、それまでに圧縮機がフル運転されていたような場合には）、圧縮機を敢えて強制的に運転する必要がない場合もあり得る。そのような場合に、高圧側圧力を検知して、圧縮機の強制的な運転の要否を判断するようにしたものであり、より確実に所望の圧力差を確保することが可能になる。
【００１４】
また、本発明に係る車両用空調装置においては、上記凝縮器と膨張手段の間に受液器が設けられており、該受液器と凝縮器の間に逆止弁が設けられている形態を採用することができる。逆止弁は、回路中に単体機器として設けることもできるし、例えば受液器の入口側に受液器と一体に設けることもできる。このように受液器の上流側に逆止弁を設けることにより、アイドリングストップ時等に凝縮器側に高圧側圧力が逃げることを防止できるので、前述したような高圧側冷媒と低圧側冷媒との間の望ましい圧力差を維持できるようになり、車両停車、エンジン停止時の望ましい空調が可能になる。
【００１５】
また、本発明に係る車両用空調装置においては、上記膨張手段の上流側に、開閉機能を有する電磁弁が設けられており、該電磁弁の閉作動により、該電磁弁よりも上流側を圧縮機運転によって所定圧以上に昇圧することが可能に構成されている形態を採用することが可能である。このような開閉用電磁弁は、例えば、上記切換弁と一体的に構成することも可能であり、場合によっては上記電子式膨張弁に流路閉塞機能を持たせることで兼用させることも可能である。このような開閉用電磁弁を設け、電磁弁を閉じて必要とされる時に回路を一時的に閉塞することにより、圧縮機が運転される際にはこの電磁弁よりも上流側に高圧側圧力を封じ込めてより昇圧し、この電磁弁よりも下流側に対しては一時的に縁を切って下流側の低圧側圧力をより減圧させることが可能になる。したがって、高圧側圧力と低圧側圧力との圧力差をより大きくとることが可能になり、蒸発器に望ましい流量で冷媒を流すためにより望ましい圧力差を得ることが可能になる。
【００１６】
この場合、上記電磁弁よりも上流側の圧力を検知可能な手段（圧力検知手段）を有し、該手段で検知される圧力が上記電磁弁の閉作動により昇圧しすぎないように圧縮機の運転を制御する手段（圧縮機運転制御手段）が設けられていることが好ましい。このようにすれば、圧力検知手段により検知された高圧側圧力が設定圧力になった際に圧縮機の運転を停止できるようになり、圧縮機の運転のオン・オフを繰り返すことで高圧側圧力が設定圧力近辺に維持されるように制御することが可能になる。その結果、例えばアイドリングストップ時における本発明による空調の開始時には、常時最適な高圧側圧力と低圧側圧力との圧力差が得られるようになる。
【発明の効果】
【００１７】
このように、本発明に係る車両用空調装置によれば、冷凍回路の簡単な改良により、アイドリングストップ時等の車両のエンジン停止時にあっても、車室内への吐気温度が上昇することを適切に抑制して吐気温度を低く保つことができ、乗員に不快感を与えることを抑制することが可能になる。
【００１８】
また、上記の如く吐気温度を低く保つことにより車室内温度上昇が遅延されることになるので、エンジン停止時間を長くすることも可能となり、その分車両の燃費向上に寄与できることにもなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施態様に係る車両用空調装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る車両用空調装置１を示している。車両用空調装置１は冷媒が循環される冷凍回路２を有しており、冷凍回路２には、冷媒の圧縮機３、凝縮器４、膨張手段としての膨張弁５、蒸発器６が冷媒の流れ方向にこの順に配置されている。凝縮器４と蒸発器６の間には、膨張弁５をバイパスさせて冷媒を蒸発器６に流すことが可能なバイパス回路７が設けられているとともに、バイパス回路７の冷媒回路８からの分岐部には、車両が予め定めた所定条件になった時に、とくにアイドリングストップの条件になった時に、蒸発器６への冷媒回路８を上記バイパス回路７へと切り換え可能な切換弁９が設けられている。
【００２１】
このようにバイパス回路７と切換弁９を設けた形態では、とくにアイドリングストップ時に切換弁９により蒸発器６への冷媒回路がバイパス回路７へと切り換えられ、その時の高圧側冷媒（切換弁９近傍の高圧側冷媒）と低圧側冷媒（蒸発器６内以降の低圧側冷媒）との圧力差が利用されて、冷媒が蒸発器６内に流入され、蒸発器６での冷媒の蒸発動作を利用して、空調空気が冷却される。この冷媒流れにおいては、膨張弁５がバイパスされるので、膨張弁５が冷媒の流れに対してあるレベル以上の流路抵抗を持っていたとしても、その抵抗の影響を受けずに済み、上記圧力差により比較的大きな冷媒流量が確保されることになる。圧縮機３が運転されない場合には、実質的に上記圧力差が消滅するまで蒸発器６に冷媒が流されることになり、少なくともこの間、空調空気が冷却される。したがって、車両エンジン停止時でも車室内への吐気温度が適切に低く保たれることになり、乗員に不快感を与えることが抑制される。
【００２２】
冷媒流量をできるだけ多くし、極力長い時間冷房できるようにするためには、上記のように蒸発器６に冷媒を流すための高圧側冷媒と低圧側冷媒との圧力差は、極力大きい方が好ましい。そのためには、まず、圧力差を利用する際には高圧側冷媒の圧力を適切に高くしておくことが好ましい。例えば、図示例では、高圧側圧力を検知する手段として圧力センサ１０が設けられており、圧力センサ１０により検知される高圧側圧力が所定値以上に昇圧または維持されるように圧縮機３が運転されることが好ましい。ただし、アイドリングストップ時には車両エンジンの停止とともに圧縮機３は運転できなくなるので、アイドリングストップに至る前までに圧縮機３が適切に運転されることが好ましい。とくにアイドリングストップに至る前には車両が減速されるので、この車両の減速時に圧縮機３を強制的に運転するようにし、該運転により冷凍回路１における高圧側圧力を所定値以上に昇圧または維持可能な圧縮機制御手段１１を備えていることが好ましい。図示例では圧縮機３の運転は電磁クラッチ１２を介してオン・オフされるようになっているので、圧力センサ１０からの信号に応じて圧縮機制御手段１１により、高圧側圧力が予め定めた所定値近辺に保たれるように電磁クラッチ１２のオン・オフ制御を行えばよい。車両の減速時には制動動作となるので、車両エンジンにおける燃料噴射は無い場合が多く、実質的に車両の燃費負荷アップにはつながらない。したがって、燃費を悪化させることなく圧縮機３の強制運転が可能になり、高圧側圧力を高めて低圧側冷媒との間に望ましい圧力差を確保することが可能となって、蒸発器６内への流量の増大が可能になる。その結果、車両停車、エンジン停止時の空調がより長時間、より望ましい形態で行われることになる。なお、図示例の圧縮機制御手段１１には、圧力センサ１０により検知された高圧側圧力が上記所定値以上であるか否かを判断し、該所定値未満であれば圧縮機３を運転する機能も組み込まれている。
【００２３】
また、図示例では、凝縮器４と膨張弁５の間に、とくに凝縮器４と切換弁９の間に、受液器１３が設けられており、該受液器１３と凝縮器４の間に逆止弁１４が設けられている。この逆止弁１４は、受液器１３の入口側に受液器１３と一体に設けることもできる。このように受液器１３を設け、その上流側に逆止弁１４を設けた構成とすることにより、アイドリングストップ時等に凝縮器４側に高圧側圧力が逃げることを逆止弁１４で防止することができ、この部位の高圧側冷媒の圧力を高く維持して高圧側冷媒と低圧側冷媒との間の望ましい圧力差を維持することができ、車両停車、エンジン停止時の望ましい空調状態をより確実に確保できるようになる。
【００２４】
また、図示例では、膨張弁５の上流側に、開閉機能を有する電磁弁１５が設けられている。この電磁弁１５の閉作動により、該電磁弁１５の上流側と下流側を遮断することで、電磁弁１５よりも上流側の高圧側圧力が低い場合にあっても、該高圧側圧力を圧縮機運転によって予め設定した所定圧以上に昇圧することが可能になる。図示例では、電磁弁１５は切換弁９よりも下流側に配置されているが、上流側に配置することも可能である。このように開閉用電磁弁１５を設け、電磁弁１５閉により回路を一時的に閉塞することにより、圧縮機３が運転されるときにはこの電磁弁１５よりも上流側の圧力を高めて所定圧以上も高圧側圧力を確保し、この電磁弁１５よりも下流側については蒸発器６側に圧力を逃がして下流側の低圧側圧力をより減圧させることが可能になる。その結果、高圧側圧力と低圧側圧力との圧力差をより大きくすることが可能になり、電磁弁１５を開いた際に、蒸発器６に対してより望ましい流量で冷媒を流すことが可能になる。
【００２５】
この場合、前述したように、電磁弁１５よりも上流側の圧力を検知し検知された圧力が電磁弁１５の閉作動中に昇圧しすぎないようにするための圧縮機運転制御手段が設けられていることが好ましいが、この機能は、前述した圧力センサ１０と圧縮機制御手段１１に持たせることができる。これによって、圧縮機３の運転のオン・オフを繰り返すことで高圧側圧力が設定圧力近辺に維持されるように制御することが可能になり、より確実に所望の圧力差を得ることができ、該圧力差を介して、望ましい流量で冷媒を蒸発器６に流すことが可能になる。
【００２６】
ここまでの説明は、基本的にバイパス回路７と切換弁９を設けた場合について行ってきたが、本発明では、バイパス回路７と切換弁９を設けない形態の採用も可能である。図１を利用して説明するに、上記膨張弁５を、車両が予め定めた所定条件になった時に、とくに．アイドリングストップの条件になった時に、蒸発器６への冷媒の流量を所定値以上とする開度に開くことが可能な電子式膨張弁から構成すれば、該電子式膨張弁の開度をそのような大きな開度に開くことにより、大きな流路抵抗を生じさせることを回避して、蒸発器６への冷媒の流量を十分に大きくとることが可能になる。この場合にも、アイドリングストップ時における高圧側冷媒と低圧側冷媒との圧力差を利用して冷媒が蒸発器６内に導入されればよい。アイドリングストップ時に電子式膨張弁の開度を上記のような大きな開度に迅速かつ適切に開くためには、２点鎖線で示すように、電子式膨張弁の開度を制御可能な膨張弁開度制御手段１６を設けておくことが好ましい。このように、バイパス回路７と切換弁９を設けないでも、膨張弁５として所望の開度への制御が可能な電子式膨張弁を用いることにより、アイドリングストップ時における高圧側圧力と低圧側圧力との圧力差を利用して望ましい流量で冷媒を蒸発器６に流すことが可能になり、エンジン停止時でも車室内への吐気温度を適切に低く保って、乗員に不快感を与えることを抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のような簡易な構成の本発明に係る車両用空調装置は、とくに、アイドリングストップ車に安価にかつ好適に適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１  車両用空調装置
２  冷凍回路
３  圧縮機
４  凝縮器
５  膨張手段としての膨張弁
６  蒸発器
７  バイパス回路
８  冷媒回路
９  切換弁
１０  圧力センサ
１１  圧縮機制御手段
１２  電磁クラッチ
１３  受液器
１４  逆止弁
１５  電磁弁
１６  膨張弁開度制御手段
【図１】
2011116174.tif 000003