JP2005053325A

JP2005053325A - 車両用空調装置

Info

Publication number: JP2005053325A
Application number: JP2003286034A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hatakeyama; 淳畠山
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-08-04
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2005-03-03
Also published as: EP1504934A3; EP1504934A2; US20050028547A1

Abstract

【課題】車室外コンデンサ３と車室内コンデンサ４とを選択的に用いて冷房運転モードと暖房運転モードとを切り換えるようにした車両用空調装置において、暖房運転モード時における適正冷媒量の幅が狭い。
【解決手段】エバポレータとコンプレッサの間にアキュムレータ１８を設け、膨張弁６をエバポレータ７出口側の冷媒温度が０℃以下の時に開弁しているように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、車室外コンデンサと車室内コンデンサとを選択的に用いて冷房運転モードと暖房運転モードとを切り換えるようにした車両用空調装置に関する。

この種の車両用空調装置は、コンプレッサと、車室外に配置された車室外コンデンサと、膨張弁と、内外気が導入される車室内空気流路内に配置されたエバポレータと、車室内空気流路内においてエバポレータの下流側に配置された車室内コンデンサとを備えており、冷房運転モードでは、コンプレッサで圧縮された冷媒を車室外コンデンサで凝縮させて外気に放熱させ、膨張弁で減圧してエバポレータで蒸発させた後、コンプレッサに戻す。一方、暖房運転モードでは、コンプレッサで圧縮された冷媒を車室外コンデンサを迂回させ、車室内コンデンサで凝縮させて車室内空気流路中に流れる空気に放熱させ、膨張弁で減圧してエバポレータで蒸発させた後、コンプレッサに戻すようにしている。

一般に、この種の車両用空調装置では、冷房運転モード時の適正冷媒量が暖房運転モード時の適正冷媒量よりも多いが、暖房運転モード時の適正冷媒量の幅が狭く、冷媒量が適正範囲よりも多くなると、エバポレータで冷媒が蒸発しきれず、液冷媒がコンプレッサに戻ってブローバイが発生し易くなり、コンプレッサがフルストロークしないことがある。
特開２００２−２１１２３４号公報

解決しようとする問題点は、暖房運転モード時における適正冷媒量の幅が狭い点である。

本発明は、エバポレータとコンプレッサの間にアキュムレータを設け、膨張弁をエバポレータ出口側の冷媒温度が０℃以下の時に開弁しているように構成したことを特徴とする

本発明によれば、暖房運転モード時において余剰の液冷媒がアキュムレータに貯留されるため、暖房運転モード時における冷媒封入量の管理幅が大幅に拡大し、液バックによるコンプレッサブローバイ現象が低減する。これによって温度式膨張弁セット値の管理幅も大幅に拡大し、セット値においても冷暖房が両立し易くなり、オリフィスにおいても径の管理幅が拡大する。また、車両が冷え込んだ際にコンプレッサに液冷媒が溜まりにくくなるため、コンプレッサ起動性が向上する。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施例の概略構成図である。この車両用空調装置１は、冷媒を循環させて冷媒と空気との間で熱交換を行う冷凍サイクルと、エンジンの排熱により温められたエンジン冷却水（車両駆動系冷却水）を循環させてエンジン冷却水と空気との間で熱交換を行う温水ラインとを備えている。

冷凍サイクルは、コンプレッサ２と、車室外コンデンサとしてのメインコンデンサ３と、車室内コンデンサとしてのサブコンデンサ４と、リキッドタンク５と、膨張弁６と、エバポレータ７とを配管部材を介して連通接続し、コンプレッサ２によって運動エネルギが与えられた冷媒がこれらの間を循環するように構成したものである。

コンプレッサ２は、エンジンルームのような車室外に配設され、吸入した低圧のガス状冷媒を圧縮して高圧のガス状冷媒として吐出する。このコンプレッサ２は、例えば、エンジン１０のクランクシャフトの動力がコンプレッサクラッチ８を介して伝達されることで駆動される。このコンプレッサ２は斜板式のもので、その斜板の傾きが外から電気信号で制御できるようになっている。

つまり、このコンプレッサ２は、図示しないが、電気信号による外部制御が可能な電磁弁等の電子操作式コントロールバルブ（ＥＣＶ）を有している。例えば、このＥＣＶとして、高圧側と通じている電磁弁を用いた場合、クランクケース内と低圧側とは所定の開度の通路で連通しており、クランクケース内の圧力は低圧側へ逃げるようになっている。よって、かかる電磁弁をＯＮ／ＯＦＦして高圧側圧力を導入・遮断することでクランクケース内の圧力を制御することにより、ピストンに加わる圧力のバランスを変化させて斜板の傾きを変化させ、これによってコンプレッサ２の吐出容量を制御することができる。

このとき、電磁弁には、外部からの電気信号として、車両用空調装置１全体の動作を制御する制御ユニットから適当な値のデューティ比を持ったデューティ信号が与えられる。容量を小さくする必要があるときは、大きなデューティ比を持ったデューティ信号を与えて電磁弁の開弁時間を長くしてクランクケース内の圧力を上昇させ、容量を大きくする必要があるときは、小さなデューティ比を持ったデューティ信号を与えて電磁弁の開弁時間を短くしてクランクケース内の圧力を低下させる。このような可変容量コンプレッサを用いて吐出容量を状況に応じて適切な値に調節することで、省動力化と冷凍サイクルの安定化を図ることができる。

メインコンデンサ３は、車室外に配設され、コンプレッサ２から吐出された高温高圧のガス状冷媒の熱を外気に放熱させるものである。このメインコンデンサ３には、例えば電動ファン等の送風手段１１が駆動されることで、外気が吹き付けられるようになっている。メインコンデンサ３は、当該メインコンデンサ３内を通る高温高圧のガス状冷媒と当該メインコンデンサ３に吹き付けられる外気との間で熱交換を行わせることで、高温高圧のガス状冷媒の熱を外気に放熱させる。

サブコンデンサ４は、後述する車室内空気流路Ｐ１内に配設され、コンプレッサ２から吐出された高温高圧のガス状冷媒の熱を車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気に放熱させるものである。車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気は、このサブコンデンサ４によって放熱された冷媒の熱を吸熱することで温風となって車室内空気流路Ｐ１の下流側へと流れてゆくことになる。

ところで、この車両用空調装置１においては、メインコンデンサ３とサブコンデンサ４が並列に接続されており、これらメインコンデンサ３とサブコンデンサ４とが選択的に使用されるようになされている。即ち、コンプレッサ２から吐出される冷媒が流れる流路は、三方コネクタ１２を介して、メインコンデンサ３を通過する第１の冷媒ラインＬ１と、サブコンデンサ４を通過する第２の冷媒ラインＬ２とに分岐されている。そして、リキッドタンク５の前段で、これら第１の冷媒ラインＬ１と第２の冷媒ラインＬ２とが三方コネクタ１３を介して合流するようになっている。なお、三方コネクタ１２とコンプレッサ２の間には、コンプレッサ２の吐出冷媒圧力を検出する検出手段としてのセンサ９が設けられている。

第１の冷媒ラインＬ１には、メインコンデンサ３の前段に電磁弁１４が設けられ、メインコンデンサ３の後段に逆止弁１５が設けられている。同様に、第２の冷媒ラインＬ２にも、サブコンデンサ４の前段に電磁弁１６が設けられ、サブコンデンサ４の後段に逆止弁１７が設けられている。そして、第１の冷媒ラインＬ１に設けられた電磁弁１４の開閉状態及び第２の冷媒ラインＬ２に設けられた電磁弁１６の開閉状態が制御ユニットによって切り替えられることで、第１の冷媒ラインＬ１又は第２の冷媒ラインＬ２が選択されるようになされている。

具体的には、冷房運転モード時においては、制御ユニットが、第１の冷媒ラインＬ１に設けられた電磁弁１４を「開」に設定し、第２の冷媒ラインＬ２に設けられた電磁弁１６を「閉」に設定する。これにより、第１の冷媒ラインＬ１が選択されて、コンプレッサ２から吐出された冷媒がメインコンデンサ３へと供給されることになる。一方、暖房運転モード時においては、制御ユニットが、第１の冷媒ラインＬ１に設けられた電磁弁１４を「閉」に設定し、第２の冷媒ラインＬ２に設けられた電磁弁１６を「開」に設定する。これにより、第２の冷媒ラインＬ２が選択されて、コンプレッサ２から突出された冷媒がサブコンデンサ４へと供給されることになる。

以上のように、この車両用空調装置１においては、制御ユニットが、第１の冷媒ラインＬ１と第２の冷媒ラインＬ２とを選択的に切り替える切り替え手段として機能し、コンプレッサ２から吐出された冷媒の流路が冷房運転モード時と暖房運転モード時とで切り替えられて、メインコンデンサ３とサブコンデンサ４とが選択的に使用されるようになされている。

リキッドタンク５は、メインコンデンサ３あるいはサブコンデンサ４により放熱されることで低温となり液化した冷媒を一時的に貯留するものである。このリキッドタンク５は除塵フィルタを備えており、貯留した液状冷媒中に混在する塵埃を除去する機能も有している。リキッドタンク５は冷房時にメインコンデンサ３と膨張弁６の間の冷媒を貯留し、メインコンデンサ３に冷媒が戻るのを防ぐため、メインコンデンサ３の凝縮性能を確保することができる。

なお、リキッドタンク５は三方コネクタ１３の後段に配設されているが、エンジンルーム内の配管レイアウトによる制限を受けて三方コネクタ１３の後段に配設することが困難な場合には、図１中に破線で示すように、メインコンデンサ３の直後、あるいはメインコンデンサ３と一体に配設するようにしてもよい。この場合には、サブコンデンサ４により放熱されて液化した冷媒は、リキッドタンク５を介さずに直接膨張弁６に供給されることになる。

膨張弁６は、メインコンデンサ３あるいはサブコンデンサ４により放熱されてリキッドタンク５に一時的に貯留された液状冷媒を急激に膨張させることで、低温低圧の霧状の冷媒としてエバポレータ７に供給するものである。この膨張弁６は温度式のもので、高圧圧力に依存してセット値が変化する。

ここでセット値とは、エバポレータ７出口側の冷媒温度Ｔｅが０℃の時のエバポレータ７出口側の冷媒圧力Ｐｅ（膨張弁入口側圧力が１０．５kg/cm2Gの時）とする。本実施例ではセット値＝２．１のものを用いており、図２には圧力１０．５kg/cm2Gで膨張弁感温部温度（Ｔｅに相当）が変化したときの膨張弁感圧部圧力（Ｐｅに相当）の変化を示している。Ｔｅが冷媒１３４ａ飽和線との交点Ｘ（約３℃）よりも低い温度では弁が閉まり切らず、冷媒を流し続けるようになっている。

また、図３に示すように、縦軸をエバポレータ７の出口側冷媒圧力Ｐｅ、横軸をコンプレッサ２の吐出冷媒圧力Ｐｄとするグラフ中におけるコンプレッサ２の運転実用域（Ｐｄ＝０〜３０kg/cm2G）内において、膨張弁６の開弁特性ＴＸＶは、コンプレッサ２のコントロールバルブ特性Ｃ／Ｖの上方に位置し、Ｃ／Ｖと交わらないと共にＰｄの増加に比例して下降傾斜する傾きを有している。

ＴＸＶとＣ／Ｖが交わらないことで、ハンチング等の不具合が起こる制御干渉域を無くすことができる。また、高負荷時には、膨張弁セット値が下がることで適正なスーパーヒートがとれるため、冷却能力が向上すると共に、冷媒流量が下がることで省動力化が図れる。一方、低負荷時には、全領域にわたり、最適な冷媒流量の流れによってエバポレータ全体が片寄りのない温度分布に改善され、効率の良い冷却が期待できる。また、暖房運転モード時には、コンプレッサ２の起動初期やＰｄが低い過渡期において冷媒流量を多くしてＰｄ上昇を早めることができ、Ｐｄが２０付近の安定期において適正なスーパーヒートがとれるため液バックによるデストローク現象を抑えることができる。さらに、上記効果により、一個の膨張弁で冷暖房サイクルを成立させることができるため、サイクル構成部品数及びコストが低減する。

エバポレータ７は、車室内空気流路Ｐ１内におけるサブコンデンサ４よりも上流側に配設され、車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気の熱を、膨張弁６から供給された低温低圧の霧状の冷媒に吸熱させるものである。

膨張弁６により低温低圧の霧状となってエバポレータ７に供給された冷媒は、エバポレータ７を通過する際に、車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気の熱を奪って気化する。そして、このガス状冷媒がコンプレッサ２に吸入され、再度圧縮されて吐出される。一方、エバポレータ７内の冷媒により吸熱された空気は除湿されて冷風となって車室内空気流路Ｐ１の下流側へと流れることになる。

冷凍サイクルは、以上のように冷媒を循環させて、メインコンデンサ３やサブコンデンサ４、エバポレータ７において熱交換を行うことで、車室内空気流路Ｐ１内に温風や冷風を発生させるようにしている。

そして、本発明では、エバポレータ７とコンプレッサ２との間の流路中にアキュムレータ１８を設けている。このアキュムレータ１８の容積は、暖房運転モード時に余剰冷媒を貯留することができるように設定されている。

すなわち、冷房運転モード時における適正冷媒量は５００〜６００ｇ、暖房運転モード時における適正冷媒量は２００〜３００ｇで、暖房運転モード時における最大余剰冷媒量は４００ｇである。暖房運転モード時におけるコンプレッサ吸入圧力（約１０．〜１．３kg/cm2G）でＳＨＯ時の冷媒比重は１３３０kg/ｍ^３であるので、余剰冷媒の体積は４００を１３３０で割ると約３００ｃｃとなる。よってアキュムレータ１８の容積は約３００ｃｃ有ればよいことになる。

暖房運転モード時において余剰の液冷媒がアキュムレータ１７に貯留されることにより、暖房運転モード時における冷媒封入量の管理幅が２００〜６００ｇと大幅に拡大するため、液バックによるコンプレッサブローバイ現象が低減する。また、膨張弁セット値の管理幅も大幅に拡大し、セット値においても冷暖房が両立し易くなり、オリフィスにおいても径の管理幅が拡大する。さらに、車両が冷え込んだ際にコンプレッサに液冷媒が溜まりにくくなるため、コンプレッサ起動性が向上するという利点も得られる。また、固定容量コンプレッサの場合には液冷媒を圧縮して故障するのを防止することができる。

温水ラインは、車両駆動系冷却水としてのエンジン冷却水を循環させることで、エンジン１０の排熱によって高温となったエンジン冷却水を利用して熱交換を行うものであり、加熱手段及び放熱器としてのヒータコア２１が組み込まれている。このように車両駆動系冷却水を放熱させる放熱器を用いるようにしたことで、電力等の動力源を用いることなく、効果的な即暖性を得ることができるという利点が有る。

ヒータコア２１は、サブコンデンサ４と共に、車室内空気流路Ｐ１内におけるエバポレータ７よりも下流側に配設され、エンジン１０のウォータージャケットから配管部材を介して供給される冷却水、即ち、エンジンの排熱によって高温となったエンジン冷却水を熱媒体とし、このエンジン冷却水の保有熱により放熱するものである。車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気は、上述したサブコンデンサ４により放熱される冷媒の熱に加えて、このヒータコア２１からの熱を吸熱することになる。これにより、車室内空気流路Ｐ１内で効果的に温風が生成されることになる。

なお、エンジン１０のウォータージャケットからヒータコア２１へとエンジン冷却水を供給する配管部材にはウォーターバルブ２２が設けられており、上述した制御ユニットによりこのウォーターバルブ２２が調整されることで、ヒータコア２１に供給されるエンジン冷却水の流量、即ち、ヒータコア２１の放熱量が調整されるようになされている。

ところで、この車両用空調装置１においては、サブコンデンサ４が、ヒータコア２１からの熱を受熱可能な位置に配設されている。ここで、ヒータコア２１からの熱を受熱可能な位置とは、車室内空気流路Ｐ１内に空気が流れていない状態においても、ヒータコア２１からの熱が伝達される位置のことをいう。具体的には、例えば、サブコンデンサ４がヒータコア２１に極めて近い位置に配設されている場合や、サブコンデンサ４とヒータコア２１とが一体構造とされている場合には、サブコンデンサ４はヒータコア２１からの熱を受熱可能である。

このように、サブコンデンサ４を、ヒータコア２１からの熱を受熱可能な位置に配設するようにしたことにより、サブコンデンサ４の温度負荷を高めて冷媒吐出圧力Ｐｄを速やかに上昇させることができるので、極めて良好な急速暖房性能を発揮することができる。また、これにより、封入冷媒量を少なくすることができるため、リキッドタンク５を小型化することもできる。なお、急速暖房性能を更に良好なものとするためには、ヒータコア２１を、車室内空気流路Ｐ１内におけるサブコンデンサ４よりも風上側に配設することが望ましい。

即ち、ヒータコア２１がサブコンデンサ４よりも風下側に配設された場合には、車室内空気流路Ｐ１内に導入されてエバポレータ７を通過することで冷風とされた空気がサブコンデンサ４に直接当たることになり、サブコンデンサ４の温度負荷が低くなって冷媒吐出圧が上昇しにくい。

これに対し、ヒータコア２１がサブコンデンサ４よりも風上側に配設された場合には、エバポレータ７により冷風とされた空気がヒータコア２１を介してサブコンデンサ４に当たることになるので、サブコンデンサ４の温度負荷がそれほど低くならず、冷媒吐出圧を更に速やかに上昇させることが可能となる。

また、この場合には、ヒータコア２１の熱を、車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気を媒介としてサブコンデンサ４に伝達することもできるので、ヒータコア２１からサブコンデンサ４へ伝達される熱の伝達効率がより良好となり、更に良好な急速暖房性能を発揮することができる。

また、急速暖房性能を更に良好なものとするためには、放熱用車室内熱交換器であるサブコンデンサ４とヒータコア２１とを一体構造とすることが望ましい。このように、サブコンデンサ４とヒータコア２１とを一体構造とした場合には、ヒータコア２１の熱が直接サブコンデンサ４に伝達されることになるので、ヒータコア２１からサブコンデンサ４へ伝達される熱の伝達効率が更に良好となり、極めて良好な急速暖房性能を発揮することができる。

また、サブコンデンサ４とヒータコア２１とを一体構造とすれば、装置全体の小型化や低コスト化等の観点からも非常に有利である。ここで、サブコンデンサ４とヒータコア２１とを一体構造とする方法としては、例えば、サブコンデンサ４のフィンとヒータコア２１のフィンとを一体とすること等が考えられる。

車室内空気流路Ｐ１の上流側にはブロワファン３１が設けられている。このブロワファン３１が駆動されることで、外気導入口から車室内空気流路Ｐ１内に外気が導入され、あるいは内気導入口から車室内空気流路Ｐ１内に内気が導入される。なお、外気導入口及び内気導入口の近傍にはインテークドア３２が設けられており、このインテークドア３２が駆動制御されることで、車室内空気流路Ｐ１内に導入される外気と内気の割合が調節されるようになされている。

外気導入口あるいは内気導入口から車室内空気流路Ｐ１内に導入された空気は、まず、車室内空気流路Ｐ１の上流側に配設されたエバポレータ７を通過することになる。このとき、上述したように、エバポレータ７を通過する空気が、このエバポレータ７内の冷媒に吸熱されることで除湿され、冷風となって下流側へと流されることになる。

車室内空気流路Ｐ１では、エバポレータ７の下流側が、ヒータコア２１やサブコンデンサ４が配設された温風流路Ｒ１と、ヒータコア２１やサブコンデンサ４を迂回する迂回流路Ｒ２とに分岐されている。温風流路Ｒ１に流された空気は、上述したように、ヒータコア２１を通過する際に、ヒータコア２１からの熱を吸熱し、更にサブコンデンサ４を通過する際に、サブコンデンサ４内の冷媒から放熱される熱を吸熱して温風となり、下流側へ流されることになる。一方、迂回流路Ｒ２に流された空気は、エバポレータ７内の冷媒に吸熱された冷風のままの状態で下流側へ流されることになる。

ここで、温風流路Ｒ１と迂回流路Ｒ２とに分岐される分岐点には、温風流路Ｒ１に流される空気の流量と迂回流路Ｒ２に流される空気の流量との割合を調整するためのエアミックスドア３３が設けられている。そして、このエアミックスドア３３が駆動制御されて温風流路Ｒ１に流される空気の流量と迂回流路Ｒ２に流される空気の流量との割合が調整されることで、最終的に、デフロスタ吹出口やベント吹出口、フット吹出口から吹き出される空気の温度が調整されるようになっている。

車室内空気流路Ｐ１の温風流路Ｒ１や迂回流路Ｒ２の更に下流側には、温風流路Ｒ１からの温風と迂回流路Ｒ２からの冷風とを混合するためのエアミックスチャンバ３４が設けられている。そして、このエアミックスチャンバ３４には、温風と冷風とが混合されて温度調整された空気をフロントウィンドウガラスに向けて吹き出すためのデフロスタ吹出口、乗員の上半身に向けて吹き出すためのベント吹出口、乗員の足下に向けて吹き出すためのフット吹出口がそれぞれ設けられている。各吹出口の近傍には、デフロスタドア３５、ベントドア３６、及びフットドア３７がそれぞれ設けられており、これらのドアが駆動制御されることによって、各吹出口から吹き出される空気の流量が調整されるようになされている。

以上のように構成された車両用空調装置１においては、エバポレータ７を通過することで除湿された空気をヒータコア２１やサブコンデンサ４により加熱して温風を生成するようにしているので、暖房運転時に除湿を行うこともできる。

また、この車両用空調装置１においては、ヒータコア２１に加えて、放熱用車室内熱交換器であるサブコンデンサ４を車室内空気流路Ｐ１内に配設して、ヒータコア２１だけでなく、サブコンデンサ４でも温風を生成するようにしているので、エンジン冷却水の温度が十分に高温となっていない場合であっても車室内の温度を比較的速やかに昇温させることができる。なお、省動力のため、エンジン冷却水が所定温度に達した時点で、コンプレッサクラッチ８をＯＦＦにしてヒータコア２１のみの暖房に移行するようになっている。

そして、この車両用空調装置１は、暖房時の吹き出し温度を安定させるための制御手段を有しており、この制御手段は、制御ユニットのメモリに格納されたプログラムにより構成されている。図４は、この制御手段１００による車両用空調装置１の制御手順を示すフローチャートである。

同図に示すように、プログラムがスタートすると、まず、車両用空調装置１の制御前提条件を満たすか否かが判断される（ステップＳ１０）。この制御前提条件は、例えば、イグニッションスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態、エアコンスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態、及びＥＣＶの作動許否状態のデータに基づいて行われる。具体的には、イグニッションスイッチがＯＮ状態にあり、かつエアコンスイッチがＯＮ状態にあり、かつＥＣＶが作動許可状態にあるときには制御前提条件を満たすものと判断され、以下の制御が実行される。なお、制御前提条件を満たさない場合には制御が終了する。

制御前提条件を満たす場合には、目標吹き出し温度（ＴＡＯ）が算出される（ステップＳ２０）。このＴＡＯは、車室内の温度を、図示しない操作パネルを介して入力された設定温度（乗員が希望する車室内の温度）にするためのもので、外気温センサ、室温センサ、日射量センサ等が検出した値に基づいて算出される。次いで、制御実施条件を満たすか否かが判断される。即ち、エンジン冷却水の水温を検出するセンサ（図示せず）が検出した水温とＴＡＯの差が算出され、この値が所定値以下である場合には制御実施条件を満たすものと判断されて（ステップＳ３０）、ＴＡＯに対応した目標吐出冷媒圧力が算出される（ステップＳ４０）。

この値は、サブコンデンサ４の出口側の空気の温度がＴＡＯになるように設定される。ＴＡＯは３０〜６０℃、目標吐出冷媒圧力は１０〜２０kg/cm2Gの範囲で設定される。一例として、ＴＡＯが３０℃の場合には目標吐出冷媒圧力が１０kg/cm2G、ＴＡＯが５５℃の場合には目標吐出冷媒圧力が１８kg/cm2Gに設定される。

次いで、センサ９が検出するコンプレッサ２の吐出冷媒圧力が目標吐出冷媒圧力となるようにコンプレッサ２のＥＣＶが制御される（ステップＳ５０）。さらに、エアミックドア３３が、実線で示すように、車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気を温風流路Ｒ１のみに導入する位置（フルＨＯＴ）に固定される（ステップＳ６０）。

そして、ステップＳ１０に戻って上記処理が繰り返される。なお、エンジンの温度が上昇し、ステップＳ３０でエンジン冷却水の水温とＴＡＯの差が所定値よりも大きくなった場合には、コンプレッサクラッチ８がＯＦＦにされてヒータコア２１のみの暖房に移行し（ステップＳ７０）、さらに、エアミックスドア３３の角度が調節されて車室内空気流路Ｐ１内を流れる空気が温風流路Ｒ１と迂回流路Ｒ２とに流れ込んでエアミックスチャンバ３４で混合されるエアミックス制御に移行する（ステップＳ８０）。

この車両用空調装置１では、エバポレータ負荷やエンジン回転数の変化によりコンプレッサ２の吐出冷媒圧力が変化したとしても、コンプレッサ２の吐出冷媒容量が制御されてすぐに目標吐出冷媒圧力に戻るので、吹き出し温度を安定させることができる。

また、車室内が設定温度に達しても、エンジン冷却水の水温が低いときには、ヒータコア２１に加えてサブコンデンサ４でも温風が生成されて吹き出し温度が所定温度に保たれるため、吹き出し温度が急激に低下することはない。なお、コンプレッサ２の駆動時間は長くなるが、エンジン冷却水の水温の上昇に従ってコンプレッサ２の吐出冷媒容量が減少するので、省動力化を実現することができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。図５は本発明の第２実施例の概略構成図である。

本実施例では、リキッドタンク５がサブコンデンサ４と三方弁１３との間に設けられている。また、メインコンデンサ３の直後にリキッドタンク５’が設けられか、あるいはリキッドタンクと一体化したメインコンデンサが用いられる。このように構成することで、各コンデンサに適した容量のタンクを用いることができるため、各コンデンサに不要な液冷媒が入ってくるのを防ぐことができ、所望の冷暖房性能を確保することができるという利点がある。

また、このように構成することで、サブクールコンデンサを用いることができるようになる。すなわち、サブクールコンデンサは、液冷媒を冷却して冷房性能を向上するために用いられるものであるが、通常、冷媒の封入時のばらつきや封入後の漏れを考慮して、冷媒量が多少増減してもいいように、上流側からメインコンデンサ、リキッドタンク、サブクールコンデンサの順に配置される。つまり、メインコンデンサから吐出された冷媒からリキッドタンクで液冷媒のみを分離してサブクールコンデンサに供給するのである。

図１のように、第１の冷媒ラインＬ１と第２の冷媒ラインＬ２の合流点よりも下流側にリキッドタンク５が設けられていると、サブクールコンデンサはその下流に受風可能に配置されることになり、冷房時には問題は無いが、暖房時に冷媒がサブコンデンサ４から更にサブクールコンデンサに流れることになるため、低温の外気により冷媒が冷却されて高圧圧力が低くなってしまい、十分な暖房性能が得られなくなってしまう。

本実施例のように第１の冷媒ラインＬ１と第２の冷媒ラインＬ２の合流点よりも上流側において冷媒ラインＬ１、Ｌ２にそれぞれリキッドタンクを設けることで、冷房専用通路である第１の冷媒ラインＬ１中にサブクールコンデンサを設けることができるため、暖房性能を低下させずに冷房性能の向上を図ることができる。

例えば、図６に破線で示すように、リキッドタンク５’の下流にサブクールコンデンサ３８を設けるか、あるいはリキッドタンク及びサブクールコンデンサと一体になったメインコンデンサを用いることができる。なお、送風手段１１はサブクールコンデンサにも送風可能となるようにする。

なお、上記実施例では、コンプレッサの吐出冷媒圧力を検出してコンプレッサの吐出冷媒容量を制御するようにしているが、これに代えて、コンプレッサの吐出冷媒温度や放熱用車室内熱交換器の出口側の空気温度を検出してコンプレッサの吐出冷媒容量を制御するようにしてもよい。

また、上記実施例では、コンプレッサクラッチをＯＦＦにして放熱器のみの暖房に移行するようにしているが、これに代えて、コンプレッサの吐出冷媒容量を制御ユニットからの制御信号により最小にして実質的にヒートポンプを作動させないようにし、放熱器のみの暖房に移行するようにしてもよい。

また、上記実施例では、放熱器がエンジン冷却水の熱を車室内に吹き出される空気に放熱させるようにしているが、これに代えて、エンジン冷却水以外の車両駆動系冷却水、例えば、電気自動車のモータの冷却水、燃料電池車のスタック冷却水等の熱を放熱させるようにしてもよい。

その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施例に種々の変形を施すことができる。

本発明の第１実施例の概略構成図。膨張弁の開弁特性図。膨張弁の開弁特性とコンプレッサのコントロールバルブ特性との関係を示すグラフ。制御手段の制御手順を示すフローチャート。第２実施例の概略構成図。第２実施例の変形例の概略構成図。

符号の説明

１車両用空調装置
２コンプレッサ
３メインコンデンサ（車室外コンデンサ）
４サブコンデンサ（車室内コンデンサ）
５リキッドタンク
６膨張弁
７エバポレータ
９センサ（検出手段）
２１ヒータコア（加熱手段、放熱器）

Claims

コンプレッサ（２）と、車室外に配置された車室外コンデンサ（３）と、膨張弁（６）と、内外気が導入される車室内空気流路内に配置されたエバポレータ（７）と、車室内空気流路内においてエバポレータ（７）の下流側に配置された車室内コンデンサ（４）と、を備え、コンプレッサ（２）で圧縮された冷媒を車室外コンデンサ（３）で凝縮させて外気に放熱させ、膨張弁（６）で減圧してエバポレータ（７）で蒸発させた後、コンプレッサ（２）に戻す冷房運転モードと、コンプレッサ（２）で圧縮された冷媒を車室外コンデンサ（３）を迂回させ、車室内コンデンサ（４）で凝縮させて車室内空気流路中に流れる空気に放熱させ、膨張弁（６）で減圧してエバポレータ（７）で蒸発させた後、コンプレッサ（２）に戻す暖房運転モードとを切り換え可能な車両用空調装置であって、
エバポレータ（７）とコンプレッサ（２）の間にアキュムレータ（１８）を設け、膨張弁（６）をエバポレータ出口側の冷媒温度が０℃以下の時に開弁しているように構成したことを特徴とする車両用空調装置。
車室外コンデンサ（３）と膨張弁（６）の間にリキッドタンク（５）を設けたことを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置。
車室内空気流路中の空気を加熱する加熱手段（２１）を備え、車室内コンデンサ（４）を加熱手段（２１）からの熱を受熱可能な位置に配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用空調装置。
加熱手段（２１）を車室内コンデンサ（４）の風上側に配置したことを特徴とする請求項３記載の車両用空調装置。
加熱手段（２１）を車室内コンデンサ（４）と一体化したことを特徴とする請求項３記載の車両用空調装置。
加熱手段（２１）は車両駆動系冷却水の熱を車室内空気流路中の空気に放熱させる放熱器であることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
コンプレッサ（２）が可変容量であり、膨張弁（６）の開弁特性が、縦軸をエバポレータ（７）の出口側の冷媒圧力、横軸をコンプレッサ（２）の吐出冷媒圧力とするグラフ中におけるコンプレッサ（２）の運転実用域内において、コンプレッサ（２）のコントロールバルブ特性と交わらないと共に吐出冷媒圧力の増加に比例して下降傾斜する傾きを有していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
コンプレッサ（２）が可変容量であり、吹き出し温度又は吹き出し温度と相関関係を有する数値を検出する検出手段（９）と、この検出手段（９）の検出結果に基づいて吹き出し温度が所定温度になるようにコンプレッサ（２）の吐出冷媒容量を制御する制御手段（１００）とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の車両用空調装置。