(57)【要約】【課題】デッドソークにおけるサイクル内冷媒の平衡圧力の上昇を抑制できる車両用冷凍サイクル装置を提供する【解決手段】接続配管９を介して低圧側冷媒流路と冷媒タンク８とを接続し、さらに、接続配管９を開閉する開閉弁１０を設ける。そして、車両用冷凍サイクル作動時には開閉弁１０を閉弁し、非作動時には開閉弁１０を開弁する。これにより、車両用冷凍サイクルの非作動時のサイクル内容積を冷媒タンク８の内容積分拡大できるので、デッドソークにおいてエンジンルーム内の温度が上昇してサイクル内冷媒が膨張しても、膨張した冷媒を冷媒タンク８内に逃がすことができる。その結果、平衡圧力が上昇してしまうことを抑制できる。【選択図】図１
2007307936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸入して吐出する圧縮機（１）と、前記圧縮機（１）吐出冷媒を冷却する放熱器（２）と、前記放熱器（２）流出冷媒を減圧する減圧手段（４）と、前記減圧手段（４）により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（５）とを有する車両用冷凍サイクル装置であって、
前記蒸発器（５）の出口側から前記圧縮機（１）の吸入側に至る低圧側冷媒流路と連通して、冷媒を貯留する冷媒タンク（８）と、
前記低圧側冷媒流路と前記冷媒タンク（８）との連通部（９）を開閉する開閉弁（１０）と、
前記開閉弁（１０）の作動を制御する制御手段（１１）と、
前記圧縮機（１）が作動しているか否かを判定する判定手段（Ｓ３）とを備え、
前記制御手段（１１）は、前記判定手段（Ｓ３）が前記圧縮機（１）の作動を判定したとき、前記開閉弁（１０）を閉弁させ、さらに、前記判定手段（Ｓ３）が前記圧縮機（１）の非作動を判定したとき、前記開閉弁（１０）を開弁させるようになっていることを特徴とする車両用冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記圧縮機（１）吐出冷媒の圧力が、冷媒の臨界圧力以上となることを特徴とする請求項１に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項２に記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記制御手段（１１）は、前記判定手段（Ｓ３）が前記圧縮機（１）の作動を判定したとき、予め定めた時間（Ｔｗ）の経過を待って、前記開閉弁（１０）を閉弁させるようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記冷媒タンク（８）は、車両エンジン（Ｅ）に対して、車両前方に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷媒タンク（８）は、前記放熱器（２）に一体に結合されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記冷媒タンク（８）は、複数個設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記冷媒タンク（８）は、前記低圧側冷媒流路のうち前記連通部（９）が接続される部位に対して、上方に配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記連通部は、前記低圧側冷媒流路と前記冷媒タンク（８）とを接続する接続配管（９）で構成されており、
前記接続配管（９）の管径（ｄ２）は、前記低圧側冷媒流路を構成する配管の管径（ｄ１）に対して、細くなっていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に適用される車両用冷凍サイクル装置に関するもので、例えば、車両用空調装置、車両用冷凍冷蔵装置に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に、冷媒を貯留する冷媒タンクを備える冷凍サイクル装置が開示されている。
【０００３】
この特許文献１の冷媒タンクは、圧縮機の吐出側配管および吸入側配管に接続されており、冷媒タンクと吐出側配管とを接続する吐出側分岐配管および冷媒タンクと吸入側配管とを接続する吸入側分岐配管には、それぞれの分岐配管を開閉する吐出側開閉弁および吸入側開閉弁が設けられている。
【０００４】
さらに、圧縮機運転停止前に、吸入側開閉弁を閉弁するとともに吐出側開閉弁を開弁して冷媒タンクに冷媒を貯留させ、その後、吐出側開閉弁を閉弁することで、サイクル内を循環する冷媒量を減らしている。これにより、冷媒タンクに冷媒を貯留しない場合に対して、圧縮機運転停止後のサイクル内冷媒の平衡圧力を低下させている。
【特許文献１】特許第３５４８０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１の冷凍サイクル装置を車両用空調装置に適用すると、車両エンジン停止直後に、上述の平衡圧力低下効果を充分に得られない場合がある。
【０００６】
その理由は、車両エンジン停止直後でエンジン冷却機器（ラジエータファン、エンジン冷却水ポンプ等）が停止した状態（以下、この状態をデッドソークという。）では、エンジンの廃熱によってエンジンルーム内の温度が１００℃程度まで上昇してしまうからである。
【０００７】
つまり、エンジンルーム内の温度が上昇すると、エンジンルーム内に配置された冷凍サイクル装置構成機器の温度も上昇してサイクル内冷媒温度も上昇してしまう。そのため、サイクル内冷媒が膨張して平衡圧力を高圧化させてしまうからである。
【０００８】
ここで、本発明者の、より詳細な調査によれば、デッドソークにおけるサイクル内冷媒の平衡圧力は、図６に示すように変化することが判った。なお、図６の横軸は、経過時間（Ｔ）を示し、縦軸は平衡圧力（Ｐｂ）を示す。
【０００９】
また、この調査に用いた車両用冷凍サイクル装置は、後述する一実施形態の図１に示す全体構成に対して、冷媒タンク８および開閉弁１０を廃止したものである。さらに、後述する一実施形態と同様に、冷媒として二酸化炭素を採用し、超臨界冷凍サイクルを構成している。
【００１０】
図６によれば、サイクル内冷媒の平衡圧力は、エンジン冷却機器が作動しているアイドリング放置状態であっても１１ＭＰａ程度まで上昇し、この状態からエンジンを停止させてデッドソークに移行すると、平衡圧力はエンジンルーム内の温度上昇に伴って１３ＭＰａ程度まで上昇してしまう。
【００１１】
従って、特許文献１の冷凍サイクル装置ように圧縮機停止時に吸入側開閉弁および吐出側開閉弁の双方を閉じてしまう冷凍サイクル装置では、デッドソークにおいて膨張した冷媒を冷媒タンク内に逃がすことができないので、平衡圧力の上昇を回避することができない。このため、冷凍サイクル装置構成機器の耐圧性を向上させる必要が生じ、各構成機器の大型化、コストアップを招くという点で問題となる。
【００１２】
本発明は上記点に鑑み、デッドソークにおけるサイクル内冷媒の平衡圧力の上昇を抑制できる車両用冷凍サイクル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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明では、冷媒を吸入して吐出する圧縮機（１）と、圧縮機（１）吐出冷媒を冷却する放熱器（２）と、放熱器（２）流出冷媒を減圧する減圧手段（４）と、減圧手段（４）により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（５）とを有する車両用冷凍サイクル装置であって、蒸発器（５）の出口側から圧縮機（１）の吸入側に至る低圧側冷媒流路と連通して、冷媒を貯留する冷媒タンク（８）と、低圧側冷媒流路と冷媒タンク（８）との連通部（９）を開閉する開閉弁（１０）と、開閉弁（１０）の作動を制御する制御手段（１１）と、圧縮機（１）が作動しているか否かを判定する判定手段（Ｓ３）とを備え、制御手段（１１）は、判定手段（Ｓ３）が圧縮機（１）の作動を判定したとき、開閉弁（１０）を閉弁させ、さらに、判定手段（Ｓ３）が圧縮機（１）の非作動を判定したとき、開閉弁（１０）を開弁させるようになっている車両用冷凍サイクル装置を特徴とする。
【００１４】
これによれば、制御手段（１１）が、圧縮機（１）作動時に開閉弁（１０）を閉弁させ、さらに、圧縮機（１）非作動時に開閉弁（１０）を開弁させるようになっているので、圧縮機（１）作動時のサイクル内容積に対して、圧縮機（１）非作動時のサイクル内容積を冷媒タンク（８）の内容積の分だけ拡大できる。
【００１５】
すなわち、車両用冷凍サイクル装置の作動時のサイクル内容積に対して、車両用冷凍サイクル装置の非作動時のサイクル内容積を拡大できる。その結果、デッドソークにおいてエンジンルーム内の温度が上昇してサイクル内冷媒が膨張しても、膨張した冷媒を冷媒タンク（８）内に逃がすことができるので、平衡圧力が上昇してしまうことを抑制できる。
【００１６】
さらに、冷媒タンク（８）が低圧側冷媒流路と連通しているので、圧縮機（１）の作動時の吸引負圧によって冷媒タンク（８）内に貯留された冷媒を吸引した後に、制御手段（１１）が開閉弁（１０）を閉弁させることで、圧縮機（１）の作動時、すなわち、車両用冷凍サイクル装置の作動時にサイクル内を循環する冷媒量が低減してしまうこともない。従って、車両用冷凍サイクル装置の冷凍能力が低下してしまうこともない。
【００１７】
なお、本発明において、「圧縮機（１）が作動している」とは、圧縮機（１）が車両用冷凍サイクル装置の冷凍能力を発揮させるように作動していることを意味する。
【００１８】
従って、例えば、電磁クラッチを介して駆動源から駆動力を得る圧縮機であって、この電磁クラッチの断続制御によって圧縮機吐出能力が調整される場合は、一時的に圧縮機に駆動力が伝達されなくても「圧縮機は作動している」ことになる。一方、可変容量型の圧縮機であって、吐出容量が約０％となって冷媒吐出量が略０となる場合は、圧縮機に駆動力が伝達されていても「圧縮機は作動していない」ことになる。
【００１９】
また、上記特徴の車両用冷凍サイクル装置において、圧縮機（１）吐出冷媒の圧力が、冷媒の臨界圧力以上となってもよい。さらに、具体的に、冷媒は二酸化炭素であってもよい。
【００２０】
一般的に、圧縮機（１）吐出冷媒の圧力が、冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルでは、臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルに対して、デッドソークにおけるサイクル内冷媒の平衡圧力が高くなりやすい。その理由は、冷媒がデッドソーク移行時に超臨界状態となっていると、温度上昇に伴って平衡圧力が上昇しても冷媒が液化しないからである。
【００２１】
例えば、冷媒として二酸化炭素を採用した場合、二酸化炭素の臨界点における臨界圧力は７．３ＭＰａ程度であり、臨界温度は３１．０℃程度である。これに対して、デッドソーク移行時におけるエンジンルーム内温度は３１．０℃以上になっており、さらに、前述の図６に示すように、エンジン冷却機器が作動しているアイドリング放置状態であっても７．３ＭＰａ以上まで上昇している。
【００２２】
このため、デッドソーク移行時における二酸化炭素は超臨界状態になっているので、温度上昇によって二酸化炭素が膨張して平衡圧力が上昇しても液化しない。従って、本発明を超臨界冷凍サイクルを構成する車両用冷凍サイクル装置に適用することで、より一層、平衡圧力上昇抑制効果を得ることができる。
【００２３】
また、上述の特徴の車両用冷凍サイクル装置において、制御手段（１１）は、判定手段（Ｓ３）が圧縮機（１）の作動を判定したとき、予め定めた時間（Ｔｗ）の経過を待って、開閉弁（１０）を閉弁させるようになっていてもよい。
【００２４】
これによれば、判定手段（Ｓ３）が圧縮機（１）の作動を判定したとき、制御手段（１１）が予め定めた時間（Ｔｗ）の経過を待ってから開閉弁（１０）を閉弁させるので、圧縮機（１）作動時の吸引負圧によって冷媒タンク（８）内に貯留された冷媒を確実に吸引した後に、開閉弁（１０）を閉弁させることができる。
【００２５】
さらに、冷媒とともに冷媒タンク（８）内へ流入した圧縮機（１）潤滑用のオイルについても、圧縮機（１）作動時の吸引負圧によって冷媒タンク（８）から吸引することができるので、圧縮機（１）潤滑用のオイルが冷媒タンク（８）内に残留してしまうことを防止できる。その結果、圧縮機（１）の潤滑不良を回避できる。
【００２６】
また、上述の特徴の車両用冷凍サイクル装置において、冷媒タンク（８）は、車両エンジン（Ｅ）に対して、車両前方に配置されていてもよい。また、冷媒タンク（８）は、放熱器（２）に一体に結合されていてもよい。
【００２７】
一般的に、車両エンジン冷却用の外気（ラジエータへ送風される外気）および放熱器（２）へ送風される外気は、車両エンジン（Ｅ）に対して、車両前方から取り入れられる。従って、冷媒タンク（８）を車両エンジン（Ｅ）に対して、車両前方に配置すれば、冷媒タンク（８）を車両エンジン（Ｅ）から遠ざけるとともに、外気によって冷却されやすい位置に配置できる。また、冷媒タンク（８）を放熱器（２）に一体に結合しても同様に配置できる。
【００２８】
その結果、デッドソークにおける冷媒タンク（８）の温度上昇を抑制しやすくなるので、より一層、平衡圧力の上昇を抑制できる。
【００２９】
また、上述の特徴の車両用冷凍サイクル装置において、冷媒タンク（８）は、複数個設けられていてもよい。これによれば、エンジンルーム内に冷媒タンク（８）を分割して複数個配置できるので、サイクル内容積を容易に拡大できる。その結果、より一層、デッドソークにおける平衡圧力の上昇を抑制できる。
【００３０】
また、上述の特徴の車両用冷凍サイクル装置において、冷媒タンク（８）は、低圧側冷媒流路のうち連通部（９）が接続される部位に対して、上方に配置されていてもよい。これによれば、前述の冷媒タンク（８）内へ流入した圧縮機（１）潤滑用のオイルが、重力の作用によって、冷媒タンク（８）内から低圧側冷媒流路へ流出しやすくなるので、より一層、圧縮機（１）の潤滑不良を回避できる。
【００３１】
また、上述の特徴の車両用冷凍サイクル装置において、連通部（９）は、低圧側冷媒流路と冷媒タンク（８）とを接続する接続配管（９）で構成されており、接続配管（９）の管径（ｄ２）は、低圧側冷媒流路を構成する配管の管径（ｄ１）に対して、細くなっていてもよい。これによれば、低圧側冷媒流路（ｄ１）構成する配管に対して、接続配管（９）が曲げやすくなるので、低圧側冷媒流路と冷媒タンク（８）とを容易に接続できる。
【００３２】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１〜４により、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の車両用冷凍サイクル装置を車両用空調装置に適用しており、図１は車両用空調装置の全体構成図を示す。また、本実施形態の車両用冷凍サイクル装置は、冷媒として二酸化炭素を採用し、圧縮機１吐出冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力以上（超臨界状態）となる超臨界冷凍サイクルを構成している。
【００３４】
まず、圧縮機１は電磁クラッチ１ａ、ベルト（図示せず）等を介して車両エンジンＥから駆動力を得て、冷媒を吸入して臨界圧力以上まで圧縮するものである。本実施形態では、圧縮機１として固定容量型圧縮機を採用しており、電磁クラッチ１ａの断続によって圧縮機断続作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整している。なお、電磁クラッチ１ａは、後述する制御装置１１から出力される制御信号によって断続制御される。
【００３５】
圧縮機１の冷媒吐出側には放熱器２が接続されている。放熱器２は、圧縮機１から吐出された超臨界状態の高温高圧冷媒と電動式の送風ファン２ａによって送風された外気（室外空気）とを熱交換させて冷媒を冷却するものである。放熱器２の詳細については図２、３により説明する。
【００３６】
図２は車両のエンジンルーム内を車両上方から見た場合の放熱器２の車両搭載位置を模式的に説明する説明図であり、図３は放熱器２を斜め左前方から見た模式的な全体斜視図である。また、図２、３に示す各矢印の方向は車両進行方向を前方とした場合の方向を示す。
【００３７】
従って、図２において、車室は破線領域側に位置することになる。さらに、図２に示すように、放熱器２、後述するアキュムレータ７等がエンジンルーム内に配置されているので、デッドソークにおいてエンジンルーム内の温度上昇に伴って、これらの車両用空調装置構成機器も温度上昇することになる。
【００３８】
まず、放熱器２は、図２に示すように、エンジンルーム内のラジエータグリルＧの後方に配置されるとともに、車両エンジンＥに対して前方に配置される。ラジエータグリルＧは、周知の如く、走行風を取り入れる空気取り入れ部を有しており、電動ファン２ａはラジエータグリルＧから取り入れた外気を放熱器２へ送風するようになっている。
【００３９】
なお、図２では、放熱器２を図示しているが、車両エンジン冷却水を放熱させるラジエータ（図示せず）を放熱器２の空気流れ下流側に配置してもよい。また、ラジエータと放熱器２を一体化したものを用いてもよい。
【００４０】
また、放熱器２は、図３に示すように、内部を冷媒が流れる多数の冷媒チューブ２ｂが上下方向に積層され、冷媒と空気との熱交換を促進するフィン２ｃが隣接する冷媒チューブ２ｂ間に配置され、冷媒チューブ２ｂの長手方向両端側に冷媒チューブ２ｂの積層方向に延びて冷媒の分配・集合を行うヘッダタンク２ｄが接続されて構成されている。
【００４１】
さらに、本実施形態の放熱器２では、ヘッダタンク２ｄの左側に後述する冷媒タンク８が配置されている。この冷媒タンク８の詳細については後述する。また、放熱器２を構成する各構成部品２ｂ、２ｃ、２ｄは放熱性に優れる金属（例えば、アルミニウム）で形成され、さらに、冷媒タンク８もこれらと同じ金属で形成されており、放熱器２と冷媒タンク８は、ろう付け接合によって一体に結合されている。
【００４２】
なお、図３では、図示の都合上、放熱器２の入口側および出口側の配管を図示していないが、放熱器２の出口側には、図１に示すように、内部熱交換器３の高圧側通路３ａが接続されている。
【００４３】
内部熱交換器３は、高圧側通路３ａを通過する放熱器２流出冷媒と低圧側通路３ｂを通過する圧縮機１吸入冷媒と熱交換させて、放熱器２流出冷媒を放熱させるものである。これにより、後述する蒸発器５における冷媒入口・出口間の冷媒のエンタルピ差を増大させて、サイクル効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。
【００４４】
内部熱交換器３の高圧側通路３ａ出口側には、サイクルの高圧側冷媒圧力を制御する圧力制御弁としての役割を果たすとともに、減圧手段としての役割を果たす膨張弁４が設けられている。この膨張弁４は、高圧側冷媒圧力が目標高圧となるように開度が機械的機構にて調整されるようになっている。
【００４５】
具体的には、膨張弁４は、放熱器２出口側と内部熱交換器３の高圧側通路３ａ入口側との間に設けられた感温部４ａを有し、この感温部４ａの内部に放熱器２出口側の高圧冷媒の温度に対応した圧力を発生させ、感温部４ａの内圧と内部熱交換器３の高圧側通路３ａの出口側冷媒圧力とのバランスで膨張弁４の絞り開度を調整するようになっている。
【００４６】
これにより、高圧側冷媒圧力を放熱器２の出口側の高圧側冷媒温度により決まる目標高圧に調整する。このような高圧制御機能を持つ膨張弁４は特開２０００−８１１５７号公報等にて公知である。
【００４７】
膨張弁４の出口側には、蒸発器５が接続されている。この蒸発器５は車両用空調装置の室内空調ユニットの空気通路を形成するケース６内に配置され、このケース６内の空気を冷却する冷却手段を構成する。
【００４８】
なお、室内空調ユニットは一般的に、車室内前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側空間に配置されており、蒸発器５の空気流れ上流側には電動式の送風ファン５ａが配置され、図示しない内外気切替箱を通して導入される内気または外気がケース６内に送風されるようになっている。
【００４９】
また、ケース６内のうち蒸発器５の空気流れ下流側に空気を加熱する加熱手段をなすヒータコア（図示せず）等が配置され、このヒータコアの加熱度合いにより温度調整された空調風がケース６の空気流れ下流側端部の吹出口（図示せず）から車室内へ吹き出すようになっている。
【００５０】
蒸発器５の出口側にはアキュムレータ７が接続されている。このアキュムレータ７は、蒸発器５から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒に分離するとともに、サイクル内の余剰冷媒を蓄える気液分離器である。このアキュムレータ７には、気相冷媒を流出させる気相冷媒出口が設けられており、気相冷媒出口は前述の内部熱交換器３の低圧側通路３ｂ入口側に接続され、低圧側通路３ｂ出口側は、圧縮機１の冷媒吸入側に接続されている。
【００５１】
さらに、本実施形態では、蒸発器５出口側から圧縮機１冷媒吸入側に至る低圧側冷媒流路のうち、低圧側通路３ｂ出口側と圧縮機１冷媒吸入側との間および冷媒タンク８を連通させる連通部を構成する接続配管９が設けられている。また、接続配管９には、接続配管９を開閉する開閉弁１０が配置されている。
【００５２】
この開閉弁１０は、後述する制御装置１１から出力される制御電圧によって開閉制御される電磁弁であり、制御装置１１から電源供給されていない場合には開弁する、いわゆるノーマルオープン型である。
【００５３】
ここで、冷媒タンク８および接続配管９の詳細について説明する。冷媒タンク８は、車両空調装置の運転停止時にサイクル内の冷媒を流入させて貯留するもので、前述の図３に示すように、ヘッダタンク２ｄの左側にろう付け等の手段により一体に結合されており、ヘッダタンク２ｄの長手方向に沿って延びる略円筒形状になっている。
【００５４】
また、接続配管９は、低圧側冷媒流路のうち低圧側通路３ｂ出口側と圧縮機１冷媒吸入側との間から上方に延びて冷媒タンク８に接続される。従って、冷媒タンク８は、低圧側冷媒流路のうち接続配管９が接続される部位に対して、上方に配置されることになる。さらに、接続配管９の管径ｄ２は、低圧側冷媒流路を構成する配管の管径ｄ１に対して、細くなっている。
【００５５】
次に、本実施形態における電気制御部の概要を説明する。制御装置１１は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路等から構成される制御手段であって、予め記憶された制御プログラムに従って所定の演算処理を行い、車両用空調装置の各種アクチュエータの作動を制御する。
【００５６】
制御装置１１の出力側には、圧縮機１の電磁クラッチ１ａ、放熱器２の冷却ファン２ａ、蒸発器５の送風ファン５ａ、開閉弁１０等が接続される。また、制御装置１１の入力側には、外気温度センサ、内気温度センサ、日射センサ、放熱器２の出口側の冷媒温度センサ等（いずれも図示せず）が接続され、制御装置１１にこれらの各種センサの検出信号が入力される。
【００５７】
さらに、制御装置１１には車室内の計器盤付近に配置される操作パネル１２の操作スイッチから種々な空調操作信号が入力される。具体的には、温度設定スイッチ１２ａによる車室内の設定温度信号、エアコンスイッチ１２ｂによる圧縮機１の作動指令信号、風量切替スイッチ１２ｃによる送風ファン５ａの風量切替信号等の操作信号が入力される。
【００５８】
次に、上記構成において本実施形態の車両用空調装置の作動を説明する。まず、制御装置１１の制御処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。図４の制御ルーチンは、車両エンジンＥのイグニッションスイッチ（図示せず）が投入されて、制御装置１１にバッテリ（図示せず）から電源が供給されると、スタートする。なお、イグニッションスイッチ投入前の状態では、ノーマルオープン型の開閉弁１０は開弁している。
【００５９】
まず、ステップＳ１ではフラグ、タイマ等の初期化がなされ、次のステップＳ２で空調操作パネル１２の操作信号を読込む。そして、次のステップＳ３で、操作パネル１２のエアコンスイッチ１２ｂが投入されたか否かが判定される。
【００６０】
このエアコンスイッチ１２ｂがＯＮ（投入状態）になっている場合は、圧縮機１の作動が要求されており、ＯＦＦ（非投入状態）になっている場合は、圧縮機１の作動が要求されていない。つまり、エアコンスイッチ１２ｂが投入されたか否かを判定することは、実質的に圧縮機１が作動しているか否かを判定することを意味する。従って、本実施形態では、このステップＳ３が圧縮機１の作動・非作動を判定する判定手段となる。
【００６１】
ステップＳ３で、エアコンスイッチ１２ｂがＯＮになっていると判定された場合は、ステップＳ４に進み、車両用空調装置の各種アクチュエータの作動を制御する空調制御処理が実行される。具体的には、ステップＳ４では、制御装置１１の入力側に接続された各種センサの検出信号を読み込み、これらの検出信号に基づいて、車室内吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。
【００６２】
さらに、この目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、蒸発器５の送風ファン５ａの目標送風量、ケース６に導入される内気または外気の切替モード、ケース６から吹き出される吹出口モード、前述のヒータコアによって加熱する空気量を調整するエアミックスドア（図示せず）の開度、圧縮機１の電磁クラッチ１ａの断続制御による稼働率などを決定し、決定した制御状態が得られるように各種アクチュエータに制御信号を出力してステップＳ５に進む。
【００６３】
ステップＳ５では、エアコンスイッチ１２ｂが投入されてからの経過時間Ｔｓが、予め定めた待機時間Ｔｗ以上になっているか否かが判定される。なお、経過時間Ｔｓは制御装置１１のタイマ手段によって計測されており、さらに、待機時間Ｔｗは、圧縮機１作動時の吸引負圧によって冷媒タンク８内に貯留された冷媒および潤滑用オイルを十分に吸引できる時間を予め実験的に求めて決定した値である。
【００６４】
ステップＳ５で経過時間Ｔｓが待機時間Ｔｗ以上になった場合は、ステップＳ６に進み、開閉弁１０が閉弁される。また、ステップＳ５で経過時間Ｔｓが待機時間Ｔｗ以上になっていない場合は、開閉弁１０が閉弁されることなくステップＳ２へ戻る。従って、ステップＳ５で経過時間Ｔｓが待機時間Ｔｗ以上になっていない場合は、開閉弁１０は開弁状態が維持される。
【００６５】
また、ステップＳ３において、エアコンスイッチ１２ｂがＯＮになっていない場合は、圧縮機１は作動していないので、制御装置１１はステップ４の空調装置制御を行わず、ステップＳ７へ進み開閉弁１０は開弁状態となり、ステップＳ２へ戻る。
【００６６】
一方、車両用空調装置では、操作パネル１２のエアコンスイッチ１２ｂがＯＮになると、制御装置１１のステップＳ４の制御処理によって、電磁クラッチ１ａに通電され、車両エンジンＥの駆動力が電磁クラッチ１ａを介して圧縮機１に伝達され、圧縮機１が駆動される。そして、エアコンスイッチ１２ｂが投入されてからの経過時間Ｔｓが、待機時間Ｔｗ以上になると、開閉弁１０が閉弁状態となる。
【００６７】
圧縮機１により圧縮された高温高圧の冷媒は、臨界圧力よりも圧力が高い超臨界状態にて放熱器２内に流入する。ここで、高温高圧の超臨界状態の冷媒は、冷却ファン２ａによって送風される外気と熱交換して放熱し、エンタルピを減少する。なお、本実施形態では、冷媒（二酸化炭素）は、臨界圧力以上に圧縮されているので、放熱器２において外気に放熱しても凝縮することはない。
【００６８】
そして、放熱器２流出冷媒は、内部熱交換器３の高圧側通路３ａを通過する際に低圧側通路３ｂの圧縮機１吸入冷媒と熱交換して放熱し、さらに、エンタルピを減少する。そして、内部熱交換器３の高圧側通路３ａ流出冷媒は膨張弁４へ流入して減圧され、低温低圧の気液２相状態となる。
【００６９】
この低温低圧の気液２相冷媒は次に蒸発器５に流入し、ここで、送風ファン５aの送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風ファン５ａの送風空気を蒸発器５で冷却することができ、冷風を車室内へ吹き出すことができる。
【００７０】
蒸発器５を通過した低圧冷媒は次にアキュムレータ７内に流入し、この低圧冷媒の液冷媒とガス冷媒とが分離され、液冷媒はアキュムレータ７内の底部側に貯留される。これに対し、ガス冷媒はアキュムレータ７内の上部側に集まって、気相冷媒出口から流出して内部熱交換機３の低圧側通路３ｂを通過して、再び、圧縮機１に吸入されて圧縮される。
【００７１】
また、操作パネル１２のエアコンスイッチ１２ｂがＯＦＦになると、制御装置１１のステップＳ４の制御処理は実行されないので、圧縮機１が非作動状態となり、車両用空調装置も作動を停止する。そして、開閉弁１０も開弁状態となる。なお、開閉弁１０はノーマルオープン型なので、このまま車両エンジンが停止してデッドソークに移行しても開弁状態が維持される。
【００７２】
以上のように、本実施形態の車両用空調装置では、低圧側冷媒流路と連通して冷媒を貯留する冷媒タンク８と、低圧側冷媒流路と冷媒タンク８とを接続する接続配管９を開閉する開閉弁１０を備え、制御装置１１が、エアコンスイッチ１２ｂの投入状態に基づいて圧縮機１の作動状態を判定し、圧縮機１の作動を判定したときに開閉弁１０を閉弁させ、さらに、圧縮機１の非作動を判定したときに開閉弁１０を開弁させるようになっている。
【００７３】
これにより、圧縮機１の作動時のサイクル内容積に対して、圧縮機１の非作動時のサイクル内容積を冷媒タンク８の内容積の分だけ拡大できる。すなわち、車両用空調装置の作動時のサイクル内容積に対して、車両用空調装置の非作動時のサイクル内容積を拡大できるので、デッドソークにおいてエンジンルーム内の温度が上昇してサイクル内冷媒が膨張しても、膨張した冷媒を冷媒タンク８内に逃がすことができるので、平衡圧力が上昇してしまうことを抑制できる。
【００７４】
特に、本実施形態の車両用空調装置では、冷媒として二酸化炭素を採用した超臨界冷凍サイクルを構成しているので、効果的に、平衡圧力上昇抑制効果を得ることができる。また、ステップＳ３において、圧縮機１の作動状態をエアコンスイッチ１２ｂの投入状態で判定しているので、車両用空調装置の作動状態を容易に判定できる。
【００７５】
さらに、圧縮機１の作動を判定したとき、制御装置１１が予め定めた時間Ｔｗの経過を待ってから開閉弁１０を閉弁させるので、圧縮機１作動時の吸引負圧によって冷媒タンク８内に貯留された冷媒および冷媒とともに冷媒タンク８内へ流入した圧縮機１潤滑用のオイルを確実に吸引した後に、開閉弁１０を閉弁させることができる。これにより、車両用空調装置の作動時にサイクル内を循環する冷媒量が低減してしまうこと、および、圧縮機１の潤滑不良を回避できる。
【００７６】
さらに、冷媒タンク８が放熱器２と一体に結合されているので、図２に示すように、冷媒タンク８をラジエータグリルＧに近づけて配置することができる。つまり、外気によって冷却されやすい位置に配置できる。その結果、デッドソークにおける冷媒タンク８の温度を抑制しやすいので、より一層、平衡圧力の上昇を抑制できる。
【００７７】
さらに、冷媒タンク８が、低圧側冷媒流路のうち接続配管９が接続される部位に対して、上方に配置されているので、冷媒タンク８内へ流入した圧縮機１潤滑用のオイルが、重力の作用によって、冷媒タンク８内から低圧側冷媒流路へ流出しやすくなるので、より一層、圧縮機１の潤滑不良を回避できる。さらに、接続配管９の管径ｄ２は、低圧側冷媒流路を構成する配管の管径ｄ１に対して、細くなっているので、低圧側冷媒流路と冷媒タンク８とを容易に接続することができる。
【００７８】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。
【００７９】
（１）上述の実施形態では、図３に示すように、放熱器２のヘッダタンク２ｄの左側に冷媒タンク８を配置して一体に結合しているが、放熱器２と冷媒タンク８との結合位置はこれに限定されない。例えば、図５の破線Ａに示すようにヘッダタンク２ｄの右側に配置してもよい。また、破線Ｂ、Ｃに示すように冷媒タンク８は、チューブ２ｂの長手方向に沿って延びる略円筒形状にして放熱器２の上側や下側に配置してもよい。
【００８０】
さらに、必ずしも放熱器２と一体に結合して配置することに限定されず、放熱器２とは独立に構成して配置してもよい。また、冷媒タンク８は１つに限定されず、複数用いてもよい。これによれば、エンジンルーム内に冷媒タンク８を分割して複数個配置できるので、サイクル内容積を容易に拡大できる。その結果、より一層、デッドソークにおける平衡圧力の上昇を抑制できる。
【００８１】
（２）上述の実施形態では、低圧側冷媒流路のうち内部熱交換器３の低圧側通路３ｂ出口側と圧縮機１冷媒吸入側との間に接続配管９を接続しているが、蒸発器５の出口側から圧縮機１の吸入側に至る低圧側冷媒流路であれば、いずれの位置に接続配管９を接続しても上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
例えば、蒸発器５出口側とアキュムレータ７入口側との間、アキュムレータ７出口側と内部熱交換器３の低圧側通路３ｂ入口側との間に接続してもよい。
【００８３】
（３）上述の実施形態では、減圧手段として機械的機構にて高圧側冷媒圧力を目標圧力に開度調整する膨張弁４を採用しているが、電気式膨張弁４を採用してもよい。具体的には、電気式膨張弁４として、ステッピングモータからなる電気アクチュエータ機構と、この電気アクチュエータ機構により駆動される弁機構とによって構成すればよい。
【００８４】
さらに、電気式膨張弁４を採用する場合は、放熱器２出口冷媒温度を検出する高圧冷媒温度センサを設け、放熱器２出口冷媒圧力が高圧冷媒温度センサの検出値に基づいて決定される目標高圧となるように、制御装置１１が電気アクチュエータ機構の作動を制御して弁機構の開度を調整すればよい。
【００８５】
（４）上述の実施形態では、圧縮機１として固定容量型圧縮機を採用しているが、もちろん、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機を採用してもよい。
【００８６】
（５）上述の実施形態では、圧縮機１が作動しているか否かを判定する判定手段として、ステップＳ３において、エアコンスイッチ１２ｂがＯＮになっているか否かを判定する手段を採用しているが、判定手段はこれに限定されない。
【００８７】
例えば、圧縮機１として可変容量型圧縮機を採用した場合、容量制御信号Ｉｎが所定の値以上の場合は、圧縮機１が作動していると判定し、所定値未満の場合には、圧縮機１が作動していないと判定する手段を採用してもよい。
【００８８】
（６）上述の実施形態では、冷媒として二酸化炭素を採用して超臨界冷凍サイクルを構成しているが、冷媒としてエチレン、エタン、酸化窒素等の冷媒を用いて超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。また、冷媒としてフロン系冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ）を採用して亜臨界冷凍サイクルを構成する場合であっても、同様の効果を得ることができる。
【００８９】
（７）上述の実施形態では、低圧側冷媒流路と冷媒タンク８との連通部を接続配管９で構成しているが、連通部はこれに限定されない。例えば、冷媒タンク８の下側端部に直接低圧側冷媒流路と接続するための連通部を設けてもよい。
【００９０】
また、連通部を接続配管９で構成する場合、接続配管９として、具体的に、キャピラリチューブを採用してもよい。キャピラリチューブは、減圧手段として用いられるように冷媒通路面積が小さい。従って、液相の潤滑用オイルに対して気相冷媒が連通しやすい。これにより、圧縮機１の運転停止時に気相冷媒が冷媒タンク８に流入しやすくなるので、より一層、圧縮機１の潤滑不良を回避できる。
【００９１】
（８）上述の実施形態では、車両用冷凍サイクル装置を車両用空調装置に適用した例を説明したが、本発明の車両用冷凍サイクル装置の適用はこれに限定されず、あるいは車載の荷物を冷凍、冷蔵する車両用冷凍冷蔵装置にも適用可能である。また、暖房運転や除湿運転を行う車両用ヒートポンプ装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】一実施形態の車両用空調装置の全体構成図である。
【図２】一実施形態の放熱器の車両搭載状態を説明する説明図である。
【図３】一実施形態の放熱器および冷媒タンクの全体斜視図である。
【図４】一実施形態の制御装置の制御を示すフローチャートである。
【図５】他の実施形態の放熱器および冷媒タンクの全体斜視図である。
【図６】デッドソークにおけるサイクル内冷媒の平衡圧力の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９３】
１…圧縮機、２…放熱器、４…膨張弁、５…蒸発器、８…冷媒タンク、９…接続配管、
１０…開閉弁、１１…制御装置。
【図１】
2007307936.tif 000003
【図２】
2007307936.tif 000004
【図３】
2007307936.tif 000005
【図４】
2007307936.tif 000006
【図５】
2007307936.tif 000007
【図６】
2007307936.tif 000008