(57)【要約】【課題】蒸発器の凍結現象を確実に防止する。【解決手段】ＲＣ回路１４にてアンプ１３からスイッチング素子１２に発せられるオン信号を遅延させる。これにより、アンプ１３から電磁クラッチ１ａを繋ぐオン信号が発せられて実際に電磁クラッチ１ａが繋がるまでの時間が、アンプ１３から電磁クラッチ１ａを切る（ＯＦＦ）信号、つまりオン信号が遮断されて実際に電磁クラッチ１ａが切れるまでの時間に比べて長くなる。したがって、エバ後温度センサ６の検出温度が第２所定温度以上となった時に、仮に蒸発器４のいずれかの部位が凍結したままであっても、アンプ１３から電磁クラッチ１ａを繋ぐオン信号が発せられて実際に電磁クラッチ１ａが繋がるまでの時間内に凍結した部位の凍結が解除され得る。延いては、蒸発器４の凍結現象を確実に防止することができる。【選択図】        図２
2004322851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（１）にて圧縮された高圧冷媒の熱を放熱器（２）にて放冷するとともに、低圧の冷媒を蒸発器（４）にて蒸発させて吸熱する蒸気圧縮式冷凍機であって、
前記蒸発器（４）の温度を検出する温度センサ（６）と、
前記温度センサ（６）の検出温度に基づいて前記圧縮機（１）から吐出される吐出冷媒流量を制御する流量制御手段（１３）と、
前記流量制御手段（１３）から前記吐出冷媒流量を増大させる信号が前記圧縮機（１）に発せられて実際に前記吐出冷媒流量が増大する増大時間を、前記流量制御手段（１３）から前記吐出冷媒流量を減少させる信号が前記圧縮機（１）に発せられて実際に前記吐出冷媒流量が減少する減少時間より長くする遅動制御手段（１４）とを有することを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。
【請求項２】
前記遅動制御手段（１４）は、少なくとも前記吐出冷媒流量が略０の状態から増大するときに作動することを特徴とする請求項１に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
【請求項３】
前記流量制御手段（１３）は、少なくとも前記圧縮機（１）に供給される動力を断続することができる電磁クラッチ（１ａ）を有して構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
【請求項４】
前記遅動制御手段（１４）は、前記電磁クラッチ（１ａ）を繋ぐ際のオン信号を遅らせて前記増大時間を前記減少時間より長くすることを特徴とする請求項３に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
【請求項５】
前記遅動制御手段（１４）は、前記電磁クラッチ（１ａ）に駆動電流を通電又は遮断するスイッチイング素子（１２）に供給する電圧上昇速度を低下させて前記増大時間を前記減少時間より長くすることを特徴とする請求項３に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
【請求項６】
前記遅動制御手段（１４）は、電気抵抗（１４ａ）及びコンデンサ（１４ｂ）から構成されたＲＣ回路であることを特徴とする請求項５に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気圧縮式冷凍機に関するもので、車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な車両用空調装置では、蒸発器の空気流れ下流側にサーミスタ等の温度センサを配置して蒸発器を通過した直後の空気温度を検出することにより蒸発器の表面温度を検出し、蒸発器が凍結（フロスト）しないように圧縮機の稼動状態を制御している。
【０００３】
具体的には、走行用エンジン等の駆動源の動力を電磁クラッチを介して圧縮機に伝達する構成とするとともに、温度センサの検出温度が第１所定温度（例えば、３℃）以下となった時に電磁クラッチを切って圧縮機を停止させ、温度センサの検出温度が第１所定温度より高い第２所定温度（例えば、４℃）以上となった時に電磁クラッチを繋いで圧縮機を稼動させて蒸発器の凍結を防止するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、温度センサの応答性が低いと、実際には蒸発器の表面で凍結が発生しているのにかかわらず、圧縮機が稼動し続けて凍結が進行してしまうおそれが高い。このため、圧縮機を停止させることにより凍結の進行を抑制するには、温度センサの応答性は、なるべく高いことが望ましい。
【０００５】
しかし、蒸発器の表面温度は均一ではなく、部位によって相違しているので、比較的に応答性の高い１個の温度センサにて電磁クラッチのＯＮ−ＯＦＦを制御すると、以下に述べる問題が発生するおそれが高い。
【０００６】
すなわち、前述のごとく、温度センサの検出温度が第１所定温度以下となった時に電磁クラッチを切って圧縮機を停止させ、温度センサの検出温度が第２所定温度以上となった時に電磁クラッチを繋ぐが、蒸発器の表面温度は均一でないため、温度センサの検出温度が第２所定温度以上となったときであっても、蒸発器の部位によっては、第１所定温度以下、つまり凍結状態となっている場合がある。
【０００７】
このため、蒸発器全体の凍結状態が解除されていない状態で、圧縮機を起動させると、凍結している部位の凍結が更に進行しまう。
【０００８】
なお、蒸発器の表面温度は、蒸発器に供給される冷媒流量が小さくなる低熱負荷時に発生し易い。
【０００９】
因みに、温度センサの応答性が低い場合には、温度センサの検出温度が第２所定温度以上となったときには、実際の蒸発器表面温度は、第２所定温度以上となっている可能性が高いので、上記した問題が発生する可能性は低い。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な蒸気圧縮式冷凍機を提供し、第２には、蒸発器の凍結現象を確実に防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、圧縮機（１）にて圧縮された高圧冷媒の熱を放熱器（２）にて放冷するとともに、低圧の冷媒を蒸発器（４）にて蒸発させて吸熱する蒸気圧縮式冷凍機であって、蒸発器（４）の温度を検出する温度センサ（６）と、温度センサ（６）の検出温度に基づいて圧縮機（１）から吐出される吐出冷媒流量を制御する流量制御手段（１３）と、流量制御手段（１３）から吐出冷媒流量を増大させる信号が圧縮機（１）に発せられて実際に吐出冷媒流量が増大する増大時間を、流量制御手段（１３）から吐出冷媒流量を減少させる信号が圧縮機（１）に発せられて実際に吐出冷媒流量が減少する減少時間より長くする遅動制御手段（１４）とを有することを特徴とする。
【００１２】
これにより、温度センサ（６）の検出温度が、例えば従来の技術で述べた第２所定温度以上となった時に、仮に蒸発器（４）のいずれかの部位が凍結したままであっても、流量制御手段（１３）から吐出冷媒流量を増大させる信号が圧縮機（１）に発せられて実際に吐出冷媒流量が増大するまでの時間内に凍結した部位の凍結が解除され得る。延いては、蒸発器（４）の凍結現象を確実に防止することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、遅動制御手段（１４）は、少なくとも吐出冷媒流量が略０の状態から増大するときに作動することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、流量制御手段（１３）は、少なくとも圧縮機（１）に供給される動力を断続することができる電磁クラッチ（１ａ）を有して構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、遅動制御手段（１４）は、電磁クラッチ（１ａ）を繋ぐ際のオン信号を遅らせて増大時間を減少時間より長くすることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、遅動制御手段（１４）は、電磁クラッチ（１ａ）に駆動電流を通電又は遮断するスイッチイング素子（１２）に供給する電圧上昇速度を低下させて増大時間を減少時間より長くすることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、遅動制御手段（１４）は、電気抵抗（１４ａ）及びコンデンサ（１４ｂ）から構成されたＲＣ回路であることを特徴とするものである。
【００１８】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機を車両用空調装置に適用したものであって、図１は蒸気圧縮式冷凍機（車両用空調装置）の模式図であり、図２は電磁クラッチ１ａの開閉駆動回路の模式図である。
【００２０】
圧縮機１は冷媒を吸入圧縮する固定容量型圧縮機であり、この圧縮機１は、電磁クラッチ１ａ等の動力断続装置を介して走行用エンジン１ｂ等の駆動源から動力を得て稼動するものである。
【００２１】
放熱器２は圧縮機１から吐出した高圧冷媒を冷却する高圧側熱交換器であり、膨脹弁３は放熱器２から流出した高圧冷媒を減圧する減圧器であり、蒸発器４は膨脹弁３にて減圧された低圧冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換させて低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器である。
【００２２】
なお、本実施形態では、膨脹弁３として、蒸発器４の出口側冷媒の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨脹弁を採用している。
【００２３】
圧力センサ５は、高圧冷媒、つまり膨脹弁３にて減圧される前の冷媒の圧力を検出する圧力検出手段であり、エバ後温度センサ６は蒸発器４にて熱交換を終えた空気温度を検出するサーミスタ等のエバ後温度検出手段であり、内気センサ７は室内の空気温度を検出する内気温度検出手段であり、外気センサ８は室外の空気温度を検出する外気温度検出手段である。
【００２４】
そして、電子制御装置９は、各センサ５〜８の検出信号に基づいて圧縮機１の平均吐出流量、すなわち電磁クラッチ１ａのＯＮ−ＯＦＦ、送風機１０の送風量及び内外気切換装置（図示せず。）等を制御する。
【００２５】
つまり、エバ後温度センサ６の検出温度が第１所定温度（例えば、３℃）以下となった時に電磁クラッチ１ａを切って圧縮機１を停止させ、エバ後温度センサ６の検出温度が第１所定温度より高い第２所定温度（例えば、４℃）以上となった時に電磁クラッチ１ａを繋いで圧縮機１を稼動させて蒸発器４の凍結を防止する。
【００２６】
なお、内外気切換装置とは、通常、送風機１０の空気流れに配置されて送風機１０に室内空気を導入する場合（以下、内気循環モードと呼ぶ。）と室外空気を導入する場合（以下、外気導入モードと呼ぶ。）とを切り換えるものである。
【００２７】
また、図１には示されていないが、蒸発器４の空気流れ下流側には、蒸発器４を通過した冷風を加熱するヒータ、及びヒータを迂回して下流側に流れる冷風両とヒータにて加熱された温風量とを調節するエアミックスドアが設けられており、このエアミックスドアにより室内に吹き出す空気の温度や湿度等を調節している。
【００２８】
また、エアミックスドアの空気流れ下流側には、室内に吹き出される空調風の吹出方向、つまり吹出モードを制御する吹出モード切換装置が設けられている。
【００２９】
因みに、吹出モードとしては、乗員の上半身側に空調風を吹き出すフェイスモード、乗員の下半身側に空調風を吹き出すフットモード、乗員の上半身側及び下半身側に空調風を吹き出すバイレベルモード、並びに窓ガラスに低湿度の空気を吹き付けるデフロスタモード等がある。
【００３０】
また、本実施形態に係る車両用空調装置は自動制御方式のものであるので、電磁クラッチ１ａのＯＮ−ＯＦＦに加えて、エアミックスドアの開度、内気循環モードと外気導入モードとの切り換え、及び吹出モードの切り換えも電子制御装置９に自動制御される。
【００３１】
具体的には、内気センサ７の検出温度及び乗員が手動入力した希望室内温度等に基づいて目標吹出温度ＴＡＯを算出し、この目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、エアミックスドアの開度、内気循環モードと外気導入モードとの切り換え、吹出モードの切り換え及び送風量等を決定し、その決定した値となるように各アクチュエータを稼動させる。
【００３２】
次に、電磁クラッチ１ａの開閉駆動回路について述べる（図２参照）。
【００３３】
リレー１１は電磁クラッチ１ａの励磁コイルに駆動電流を通電する場合と遮断する場合とを切り換えるスイッチング手段であり、スイッチング素子１２は、リレー１１の励磁コイル１１ａに駆動電流を通電する場合と遮断する場合とを切り換えるＮＰＮ型のスイッチングトランジスタである。
【００３４】
そして、スイッチング素子１２のベースＢには、アンプ１３からオン信号をなすベース電流（ベース電圧）が供給され、このオン信号は、エバ後温度センサ６の検出温度が第１所定温度以下となったときに発せられ、エバ後温度センサ６の検出温度が第２所定温度以上となったときに遮断される。なお、本実施形態では、アンプ１３や電磁クラッチ１ａ等が特許請求の範囲に記載された流量制御手段に相当する。
【００３５】
また、ＲＣ回路１４は、アンプ１３から発せられるオン信号の電圧上昇速度を低下させてオン信号がスイッチング素子１２に入力されるタイミングを遅らせる遅延回路であり、ＲＣ回路１４を構成する電気抵抗１４ａの抵抗値及びコンデンサ１４ｂの容量を適切な値とすることにより所定の遅延時間を発生させる。なお、本実施形態では、ＲＣ回路１４が特許請求の範囲に記載された遅動制御手段に相当する。
【００３６】
次に、本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機の特徴的作動及びその効果を述べる。
【００３７】
電磁クラッチ１ａが切れている状態で、エバ後温度センサ６の検出温度が第２所定温度以上となると、アンプ１３からスイッチング素子１２にオン信号が発せられるが、オン信号の経路に遅延回路をなすＲＣ回路１４が設けられているので、アンプ１３から電磁クラッチ１ａを繋ぐオン信号が発せられて実際に電磁クラッチ１ａが繋がるまでの時間が、アンプ１３から電磁クラッチ１ａを切る（ＯＦＦ）信号、つまりオン信号が遮断されて実際に電磁クラッチ１ａが切れるまでの時間に比べて長くなる。
【００３８】
したがって、エバ後温度センサ６の検出温度が第２所定温度以上となった時に、仮に蒸発器４のいずれかの部位が凍結したままであっても、アンプ１３から電磁クラッチ１ａを繋ぐオン信号が発せられて実際に電磁クラッチ１ａが繋がるまでの時間内に凍結した部位の凍結が解除され得る。延いては、蒸発器４の凍結現象を確実に防止することができる。
【００３９】
なお、図３は遅延させた場合のエバ後温度センサ６の検出温度、遅延させない場合のエバ後温度センサ６の検出温度、及びエバ後温度センサ６にて温度を検出している部位と異なる部位の蒸発器４の表面温度の関係を示すグラフであり、図３からも明らかなように、本実施形態では、エバ後温度センサ６の検出温度とエバ後温度センサ６にて温度を検出している部位と異なる部位の蒸発器４の表面温度とのずれ両が小さくなることが解る。
【００４０】
因みに、本実施形態では、アンプ１３から電磁クラッチ１ａを繋ぐオン信号が発せられて実際に電磁クラッチ１ａが繋がるまでの時間が特許請求の範囲に記載された増大時間に相当し、オン信号が遮断されて実際に電磁クラッチ１ａが切れるまでの時間が特許請求の範囲に記載された減少時間に相当する。
【００４１】
（第２実施形態）
第１実施形態では、電磁クラッチ１ａをＯＮ−ＯＦＦすることにより固定容量型の圧縮機の吐出冷媒流量を断続的に制御したが、本実施形態は、吐出容量を変化させることにより圧縮機の吐出冷媒流量を断続的又は連続的に変化させる蒸気圧縮式冷凍機に本発明を適用したものである。
【００４２】
なお、本実施形態では、吐出容量を増大させて吐出冷媒流量を増大させる行為が第１実施形態で述べた「電磁クラッチ１ａをＯＦＦからＯＮにする」行為に相当し、吐出容量を減少させて吐出冷媒流量を減少させる行為が第１実施形態で述べた「電磁クラッチ１ａをＯＮからＯＦＦにする」行為に相当する。
【００４３】
因みに、可変容量型圧縮機とは、圧縮機が１回転する際に吐出される吐出流量を変化させることができるものであり、本実施形態では、斜板の傾斜角を変化させることによりピストンストロークを変化させて吐出容量を変化させる斜板型可変容量圧縮機を想定している。
【００４４】
（第３実施形態）
第１実施形態では、電磁クラッチ１ａをＯＮ−ＯＦＦすることにより固定容量型の圧縮機の吐出冷媒流量を断続的に制御したが、本実施形態は、圧縮機１を電動モータ等の圧縮機専用駆動源で駆動して圧縮機１の回転数を変化させることにより圧縮機の吐出冷媒流量を断続的又は連続的に変化させる蒸気圧縮式冷凍機に本発明を適用したものである。
【００４５】
なお、本実施形態では、回転数を増大させて吐出冷媒流量を増大させる行為が第１実施形態で述べた「電磁クラッチ１ａをＯＦＦからＯＮにする」行為に相当し、回転数を減少させて吐出冷媒流量を減少させる行為が第１実施形態で述べた「電磁クラッチ１ａをＯＮからＯＦＦにする」行為に相当する。
【００４６】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ＲＣ回路１４にてオン信号を遅延させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばソフトウェア的にオン信号を遅延させてもよい。
【００４７】
また、上述の実施形態では、車両用空調装置に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４８】
また、上述の実施形態では、ヒータを通る温風量と冷風量との風量割合を調節することにより、車室内に吹き出す空気の温度を調節するエアミックス方式を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば蒸発器４を通過した空気の全量をヒータを通過させるとともに、ヒータでの加熱能力を調節することにより、車室内に吹き出す空気の温度を調節するリヒート方式を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機を車両用空調装置の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電磁クラッチの開閉駆動回路の模式図である。
【図３】遅延させた場合のエバ後温度センサの検出温度、遅延させない場合のエバ後温度センサの検出温度、及びエバ後温度センサにて温度を検出している部位と異なる部位の蒸発器４の表面温度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ａ…電磁クラッチ、６…エバ後温度センサ、１１…リレー、
１２…スイッチング素子、１３…アンプ、１４…ＲＣ回路。
【図１】
2004322851.tif 000003
【図２】
2004322851.tif 000004
【図３】
2004322851.tif 000005