JP6822193B2 - 圧力低下抑制装置 - Google Patents

Description

この明細書における開示は、車両に搭載される冷凍サイクルにおける圧力低下抑制装置に関する。

特許文献１には、車両の前部に設けられたエア取り込み口に対向するコンデンサと、コンデンサの後方に設置されたラジエータと、が開示されている。コンデンサは、ラジエータの前方においてラジエータコアを塞ぐように設けられている。コンデンサは、車載用エアコンと配管によって接続され、配管を介して循環する冷媒を冷却する部材である。エアコンコンプレッサにより圧縮されて昇温した冷媒は、コンデンサに設けられたコンデンサコアにおいて、エア取り込み口を通じて導入された外気と熱交換して、冷媒の潜熱が放出される。従来技術として列挙された先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として参照により援用される。

特開２０１５−１２８９２３号公報

特許文献１に記載の装置によれば、ラジエータの前方にコンデンサが設置されているため、導入される外気によってコンデンサが冷やされる。コンデンサが冷やされることで冷凍サイクルの高圧側における冷媒圧力が低下する。これにより、冷凍サイクルにおける高圧側と低圧側の圧力差が縮小するため、冷媒流量が確保できず冷凍サイクルが所望の機能を発揮できなくなるという問題がある。

このような課題に鑑み、この明細書における開示の目的は、外気冷却による冷凍サイクルの機能低下を抑制可能な圧力低下抑制装置を提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、技術的範囲を限定するものではない。

開示された圧力低下抑制装置のひとつは、車両に搭載されて冷媒が循環する冷媒回路を構成する冷凍サイクル（１０１）に関わる圧力低下抑制装置であって、
吸入した冷媒を圧力を高めて吐出するコンプレッサ（１０）と、コンプレッサによって吐出された冷媒が流入し、冷媒と外気とが熱交換するコンデンサ（１１）と、コンデンサを流出した冷媒を減圧する減圧装置（１２）と、減圧装置によって減圧された冷媒が流入するエバポレータ（１３）と、車両のエンジン（２０）の冷却水が循環する冷却水回路（１０２）において冷却水と外気とを熱交換して冷却水を冷却し、コンデンサよりも外気の流れ方向の下流側に設置されている第１ラジエータ（２１）と、冷却水が第１ラジエータを迂回可能なように第１ラジエータよりも上流側の通路と下流側の通路とを連絡する冷却水バイパス通路（２４）と、第１ラジエータよりも熱交換量または熱交換能力が小さいラジエータであり、冷却水バイパス通路に設けられるとともに、コンデンサよりも外気の流れ方向の上流側に設置されている第２ラジエータ（２５）と、冷却水バイパス通路を閉じて冷却水が第１ラジエータを流通する通常空調時の流路と、第１ラジエータ側の通路を閉じて冷却水が第２ラジエータを流通する冷却水バイパスの流路とにわたって流路を切り換え可能な流路切換装置（２２，２３）と、通常空調制御時には通常空調時の流路に切り換え、高圧側の冷媒圧力の低下を抑制する高圧低下抑制制御時には冷却水バイパスの流路に切り換えるように、流路切換装置を制御する制御装置（１００）と、を備える。

この圧力低下抑制装置によれば、第１ラジエータを迂回可能な冷却水バイパス通路に第２ラジエータを設け、第２ラジエータの外気流れの下流側にコンデンサを設けることで、第２ラジエータで加熱された外気とコンデンサ内の冷媒とを熱交換させることができる。これにより、外気によってコンデンサが冷却されて冷凍サイクルの高圧側の冷媒圧力が低下し冷媒流量が確保できない場合に、冷却水バイパス通路に冷却水を流すように流路を切り換えることで、高圧側の冷媒圧力の低下を抑えることができる。この作用によれば、冷凍サイクルにおける高圧側と低圧側の圧力差を確保して、所望の機能を発揮できる冷凍サイクルを提供できる。したがって、外気冷却による冷凍サイクルの機能低下を抑制可能な圧力低下抑制装置を提供できる。

第１実施形態の圧力低下抑制装置の構成を示す図面である。 第１実施形態に係る圧力低下抑制装置および車両用空調装置の作動を説明するフローチャートである。 第２実施形態の冷凍サイクルの構成を示す図面である。 第３実施形態の冷凍サイクルの構成を示す図面である。 第４実施形態の冷凍サイクルの構成を示す図面である。 第５実施形態の冷凍サイクルの構成を示す図面である。 第６実施形態の圧力低下抑制装置の制御に係る構成図である。 第６実施形態に係る圧力低下抑制装置および車両用空調装置の作動を説明するフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
圧力低下抑制装置は、車両に搭載されて冷媒が循環する冷媒回路を構成する冷凍サイクルにおける高圧側の圧力低下を抑制できる装置である。高圧側の圧力とは、コンプレッサ１０の吐出部から減圧装置に至るまでに相当する減圧前の冷媒通路における冷媒の圧力である。この圧力低下抑制装置が適用される車両では、減圧前の冷媒通路が車外の外気によって冷却されうる部位に設置されている。減圧前の冷媒通路が外気によって冷却される場合には、冷媒が冷やされて冷凍サイクル１における高圧側の圧力が低下し、高圧側と減圧装置からコンプレッサ１０の吸入部に至るまでに相当する低圧側との圧力差が小さくなる。この圧力差の縮小により、冷凍サイクル１が所望の機能を発揮できなくなるという不具合が生じる。圧力低下抑制装置は、冷凍サイクル１において高圧側と低圧側の圧力差の縮小を抑制する作用を提供する。ここでいう所望の機能とは、各サイクル構成部品が正常に作動した場合に冷凍サイクル１が発揮できる冷房能力、空気冷却速度等を含んでいる。

第１実施形態に係る圧力低下抑制装置について、図１および図２を参照して説明する。第１実施形態の圧力低下抑制装置は、車両用空調装置に適用される冷凍サイクル１と、エンジン２０の冷却水が循環する冷却水回路２と、冷凍サイクル１における流路切換装置の作動を制御する制御装置１００と、を備えている。冷却水回路２は、エンジン２０のウォータージャケットと、ラジエータ２１の熱交換コア部と、これらを環状につなぐ通路を構成する配管と、を備えて構成されている。冷却水は、エンジン２０に内蔵されているポンプの駆動力によって冷却水回路２を循環している。

ラジエータ２１は、エンジン２０の運転によって温度上昇した冷却水を冷却する放熱用熱交換器であり、車両前部のグリル後方となるエンジンルーム内に設置されている。ラジエータ２１の前方には、冷凍サイクル１の構成部品の一つであるコンデンサ１１が設置されている。ラジエータ２１の後方には、送風機が設けられている。ラジエータ２１は、熱交換コア部において、送風機によって車外から取り込まれた外気と冷却水とが熱交換することにより、冷却水の放熱を促進する。

冷凍サイクル１は、車室内の空調を行うために冷媒が循環するサイクルである。冷凍サイクル１は、環状の通路で構成される冷媒回路に、コンプレッサ１０、コンデンサ１１、コンデンサ１７、膨張弁１２およびエバポレータ１３等が設けられて構成されている。冷凍サイクル１を構成する各機器のうち、エバポレータ１３は、エンジンルームと車室内側空間とを仕切る仕切り壁とインストルメントパネルとの間の空間に設けられた空調ユニット３に搭載されている。エバポレータ１３は、空調ユニット３の空調ケース３０の内部に形成された空気通路を熱交換コア部が横断するように設けられている。

コンプレッサ１０は、電動モータによって駆動されて、冷凍サイクル１内の冷媒を高圧に圧縮して吐出する電動式の流体機械であり、例えば作動回転数に応じて冷媒の吐出量が調節されるようになっている。コンプレッサ１０の作動回転数および冷媒吐出量は、バッテリ等から供給される電力がインバータによって調整されることで制御される。インバータによる電力調整は、制御装置１００によって制御される。

コンデンサ１１は、コンプレッサ１０から吐出されて流入した冷媒と車外の空気とを熱交換する熱交換器である。膨張弁１２は、コンデンサ１１から流出した冷媒を減圧する減圧装置の一例である。膨張弁１２は、通路開度が固定された固定式の絞り部でもよいし、制御装置１００によって絞り開度が制御される構成のものでもよい。エバポレータ１３は、膨張弁１２によって減圧された冷媒と空調ケース３０の空気通路を流通する空気との間で熱交換して空気を冷却して空調する熱交換器である。エバポレータ１３で蒸発した冷媒は、コンプレッサ１０に吸入される。

また、空調ケース３０の内部には、エバポレータ１３よりも上流側に空気を送風する送風機３１が設けられ、エバポレータ１３よりも下流側にヒータコアが設けられている。送風機３１によって車外または車室内から取り込まれた空気は、空調ケース３０内の空気通路を流通する間に、エバポレータ１３、ヒータコアによって温度調整された後、設定された吹出しモードにしたがって車室内へ供給される。

冷媒バイパス通路１６は、冷凍サイクル１の冷媒回路において、コンデンサ１１をバイパスする通路を構成する。冷凍サイクル１は、少なくとも二つのコンデンサを備えている。コンデンサ１１は第１コンデンサであり、コンデンサ１７は、サブコンデンサとしての第２コンデンサである。冷媒バイパス通路１６には、コンデンサ１７が設けられている。冷媒バイパス通路１６は、コンデンサ１１の入口側で冷媒回路から分岐して、コンデンサ１１の出口側で冷媒回路に合流するように、コンデンサ１１と並列の関係に設けられている。したがって、コンデンサ１１とコンデンサ１７は、冷媒回路において並列に接続されている。

冷媒回路から冷媒バイパス通路１６が分岐する分岐部には、上流側に三方弁１４が、下流側に三方弁１５が設置されている。三方弁１４、三方弁１５は、冷凍サイクル１における冷媒の流路をコンデンサ１１側またはコンデンサ１７側に切り換える流路切換装置の一例である。三方弁１４、三方弁１５は、内部のバルブによってコンデンサ１１側を開き冷媒バイパス通路１６側を閉じることで冷媒がコンデンサ１１を流通する場合と冷媒バイパス通路１６側を開きコンデンサ１１側を閉じることで冷媒がコンデンサ１７を流通する場合とに切換可能な流路切換装置である。三方弁１４、三方弁１５は、コンプレッサ１０から吐出された冷媒が冷媒バイパス通路１６に流れるバイパス状態になるように流路を切り換え可能な流路切換装置である。

三方弁１４、三方弁１５それぞれの内部のバルブの開閉は、制御装置１００によって制御される。バルブの開度は、制御装置１００によって可変に制御される。バルブの開度を制御することで、コンデンサ１１を通る冷媒流量とコンデンサ１７を通る冷媒流量との比率を制御することもできる。制御装置１００は、バルブの開度を、例えば、外気温度を検出する温度センサの検出温度が所定の閾値を下回る場合は冷媒が冷媒バイパス通路１６を通るように制御し、検出温度が閾値以上の場合はコンデンサ１１を通る冷媒の量を多くするように制御する。温度センサが検出した温度情報は、制御装置１００に出力される。

以上の構成により、冷凍サイクル１において、コンプレッサ１０が運転すると、冷媒は、三方弁１４，１５の作動状態に応じて、コンデンサ１１およびコンデンサ１７の少なくとも一方を通って、膨張弁１２、エバポレータ１３を経て、コンプレッサ１０に吸入される。エバポレータ１３を流通する際に冷媒は、蒸発して送風空気から吸熱して車室内への冷房風を提供する。

制御装置１００は、演算処理や制御処理を行うＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、およびＩ／Ｏポート（入力／出力回路）等の機能を含んで構成されるマイクロコンピュータを備えている。制御装置１００は、各種のセンサからの信号、車両用空調装置の運転を指令する空調運転用の操作部からの信号等が空調ＥＣＵを介してまたは空調ＥＣＵを介さないで入力される入力回路を備える。操作部は、例えば、インストルメントパネル等に一体的に設置された操作パネル上のスイッチである。

制御装置１００は、外気温度を検出する温度センサによる検出温度に応じて、三方弁１４および三方弁１５の作動を制御する。制御装置１００は、入力部に入力された検出温度に係る信号に基づく情報と演算プロプラム等を用いた所定の演算や判定を実行する判定部を備える。制御装置１００は、判定部による判定結果に応じて、三方弁１４および三方弁１５の開度位置を制御する作動制御部を備える。

次に、圧力低下抑制装置および車両用空調装置の作動について、図３のフローチャートを参照しながら説明する。図３に示すフローチャートに従う制御処理は、制御装置１００と空調ＥＣＵが実行する。車両用空調装置が起動して運転状態になると、図３のフローチャートにしたがった処理を開始する。図３のフローチャートにより処理は、車両用空調装置の運転状態において繰り返し実行される。

制御装置１００は、ステップＳ１０で、高圧低下抑制制御の条件が成立しているか否かを判定する。この判定処理は、冷凍サイクル１の高圧側部位の圧力が低下して高圧側と低圧側との圧力差の縮小によって冷凍サイクル１が所望の機能を発揮できなくなることが想定できる状態か否かを判定する処理である。制御装置１００の判定部は、例えば、温度センサが検出した外気温度が所定の閾温度を下回るか否かを判定する。この閾温度は、例えば０℃以上６℃以下の範囲に含まれる温度に設定されている。検出された外気温度が閾温度を下回る場合は、高圧低下抑制制御を実行する条件が成立していると判定し、閾温度以上である場合には、高圧低下抑制制御を実行する条件が成立していないと判定する。

また、ステップＳ１０では、コンプレッサ１０の吐出部から減圧装置に至るまでに相当する減圧前の冷媒通路における高圧側の冷媒圧力が所定の閾圧力を下回るか否かを判定するようにしてもよい。高圧低下抑制制御を実行する必要性が高いか否かの判定基準である所定の閾圧力は、実際の冷媒圧力を判定のためのパラメータとして用いることによって、理論的、実験的に高い精度で設定することが可能になる。高圧側の冷媒圧力には、例えばコンプレッサ１０から吐出された冷媒圧力を検出する吐出圧力センサの検出値を用いることができる。検出された吐出圧力が閾圧力を下回る場合は、高圧低下抑制制御を実行する条件が成立していると判定し、閾圧力以上である場合には、高圧低下抑制制御を実行する条件が成立していないと判定する。

また、ステップＳ１０では、コンプレッサ１０の吐出部から減圧装置に至るまでに相当する減圧前の冷媒通路における高圧側の冷媒温度が所定の冷媒閾温度を下回るか否かを判定するようにしてもよい。冷媒温度は、冷媒圧力との相関関係があるため、この特性を利用して冷媒閾温度を設定することができる。高圧側の冷媒温度には、例えばコンプレッサ１０から吐出された冷媒の温度を検出する吐出温度センサの検出値を用いることができる。検出された吐出温度が冷媒閾温度を下回る場合は、高圧低下抑制制御を実行する条件が成立していると判定し、冷媒閾温度以上である場合には、高圧低下抑制制御を実行する条件が成立していないと判定する。

ステップＳ１０で高圧低下抑制制御の実行条件が成立していないと判定した場合は、ステップＳ３０に進み通常の空調制御を実行し、再びステップＳ１０に戻る。通常の空調制御は、空調ＥＣＵによって実行される。通常の空調制御は、例えば、車室内を設定温度に近づけるように決定された目標吹き出し温度を実現する自動空調運転である。空調ＥＣＵは、各種センサの検出信号と空調制御プログラムとを用いて各種演算、処理を行い、各モードドア用のアクチュエータ、送風機３１のブロワモータのモータ駆動回路、コンプレッサ１０の電圧制御等へ制御信号を出力する。

ステップＳ１０で高圧低下抑制制御の実行条件が成立していると判定した場合は、ステップＳ２０に進み高圧低下抑制制御を実行し、再びステップＳ１０に戻る。したがって、高圧低下抑制制御の実行条件が成立している間は、ステップＳ２０が引き続き実行されることになる。高圧低下抑制制御の実行条件が成立する場合は、コンデンサ１１が外気によって冷やされて過冷却される状態になり、冷凍サイクル１の高圧側圧力が低下することが予想される状態または高圧側圧力が低下している状態である。

高圧低下抑制制御は、制御装置１００によって三方弁１４と三方弁１５とを冷媒バイパス通路１６側を開きコンデンサ１１側を閉じる状態に開度制御することで実施される。この処理により、コンプレッサ１０から吐出された高圧状態の冷媒は、冷媒バイパス通路１６を流れるので、コンデンサ１１を迂回してコンデンサ１７を流通する。コンデンサ１７を流通する冷媒は、ラジエータ２１において冷却水と熱交換して加熱された外気と熱交換する。この作用により、コンデンサ１７を流れる冷媒は、コンデンサ１１を流通する場合の冷媒が熱交換する外気よりも高温の外気と熱交換することができる。したがって、コンデンサ１７を流通する冷媒は、通常の空調制御においてコンデンサ１１を流通する冷媒に比べて高い温度になり、ステップＳ２０の制御によって高圧側の冷媒圧力の低下を抑えることができ、高圧側と低圧側の圧力差を一定レベル以上に維持可能である。図３のフローチャートにしたがった処理によれば、外気温が低温である場合でも、冷凍サイクル１の機能低下を抑制することができる。

次に、第１実施形態の圧力低下抑制装置がもたらす作用効果について説明する。圧力低下抑制装置は、コンプレッサ１０と、第１コンデンサと、膨張弁１２と、エバポレータ１３とを環状に接続する冷媒回路を備える。圧力低下抑制装置は、第１コンデンサよりも上流側の通路と下流側の通路とを連絡する冷媒バイパス通路１６と、冷媒バイパス通路１６に設けられた第２コンデンサと、を備える。圧力低下抑制装置は、第２コンデンサを加熱する加熱装置と、コンプレッサ１０から吐出された冷媒が冷媒バイパス通路１６に流れるバイパス状態になるように流路を切り換え可能な流路切換装置と、流路切換装置の作動を制御する制御装置１００と、を備える。

この圧力低下抑制装置によれば、冷媒が第１コンデンサを迂回可能な冷媒バイパス通路１６に設けられた第２コンデンサを加熱装置によって加熱することができる。これにより、外気によって第１コンデンサが冷却されて冷凍サイクル１の高圧側の冷媒圧力が低下し冷媒流量が確保できない場合には、第１コンデンサを迂回して第２コンデンサに流れる冷媒流れに切り換え、さらに加熱装置で第２コンデンサを加熱することができる。この作用によれば、冷凍サイクル１における高圧側の圧力低下を抑制できるので、高圧側と低圧側の圧力差を確保することができ、想定している所望の機能を発揮できる冷凍サイクル１を提供できる。したがって、外気冷却による冷凍サイクル１の機能低下を抑制可能な圧力低下抑制装置を提供できる。

特に、冷凍サイクルが車両空調に用いられている場合に車室内の空気を循環する内気モードを実施していると、窓曇りが発生しやすくなる。この状況では、外気によって第１コンデンサが過度に冷やされると、エバポレータ１３を通過する空気温度が下がりにくく空調装置の除湿能力が低下して車室内の湿度が低下しない。このため、窓曇りが発生する可能性がさらに高くなる。そこで第１実施形態の圧力低下抑制装置によれば、外気冷却による高圧側の圧力低下を抑制できるので、内気モード時の窓曇り発生のリスクを下げることができる。

上記加熱装置は、通過する外気と車両のエンジン２０の冷却水とが熱交換することにより冷却水から放熱させるラジエータ２１によって構成されている。第２コンデンサは、ラジエータ２１よりも外気の流れ方向の下流側に設置されている。この構成によれば、ラジエータ２１において冷却水によって加熱された外気を第２コンデンサに接触させることができるため、第２コンデンサを流通する高圧側の冷媒を暖めることができ、高圧側の冷媒圧力の低下を抑制する装置を提供できる。

制御装置１００は、外気温度が閾温度を下回る場合に流路切換装置の作動をバイパス状態になるように切り換える（ステップＳ１０、ステップＳ２０）。この制御によれば、冷凍サイクル１が機能を発揮できないレベルにまで高圧側の冷媒圧力が低下することが想定できる外気温度まで下がっている場合に冷媒圧力の低下を抑制する処理を確実に実施することができる。

制御装置１００は、冷凍サイクル１における高圧側の冷媒圧力が閾圧力を下回る場合に流路切換装置の作動をバイパス状態になるように切り換える（ステップＳ１０、ステップＳ２０）。この制御によれば、冷凍サイクル１が機能を発揮できないレベルにまで高圧側の冷媒圧力が低下している場合を直接的に検出できるので、冷媒圧力の低下を抑制する処理を確実に実施することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の他の形態である圧力低下抑制装置について、図３を参照して説明する。第２実施形態において第１実施形態と同様の構成は、図３において同一の符号を記載し、同様の作用効果を奏するものである。第２実施形態においては、第１実施形態と相違する内容について説明する。

図３に示すように、第２実施形態の圧力低下抑制装置は、コンデンサ１１を加熱するヒータ装置４を備えている。冷凍サイクル１０１は、環状の通路で構成される冷媒回路に、コンプレッサ１０、コンデンサ１１、コンデンサ１７、膨張弁１２およびエバポレータ１３等が設けられて構成され、コンデンサ１７や冷媒バイパス通路１６を備えていない。ヒータ装置４は、周囲に放熱する発熱体を有する装置であり、制御装置１００によって発熱する発熱状態と発熱しない非発熱状態とに切り換えられる。ヒータ装置４は、例えば、通電されて発熱する各種の電熱ヒータを用いることができる。ヒータ装置４は、その発熱部がコンデンサ１１の熱交換コア部に対して対面するように設けられている。さらにヒータ装置４は、コンデンサ１１によりも外気流れの上流側に設けられていることが好ましい。この構成によれば、コンデンサ１１に送風される外気をヒータ装置４で暖めることができ、コンデンサ１１が低温の外気によって冷却されることを抑えることができる。

第２実施形態の圧力低下抑制装置は、冷凍サイクル１０１におけるコンデンサ１１を加熱可能な位置に設けられたヒータ装置４と、ヒータ装置４の作動を発熱状態と非発熱状態とに切り換える制御装置１００と、を備える。この構成によれば、ヒータ装置４を発熱状態に制御することでコンデンサ１１を加熱することができる。これにより、外気によってコンデンサ１１が冷却されて冷凍サイクル１０１の高圧側の冷媒圧力が低下し冷媒流量が確保できない場合に、ヒータ装置４を発熱状態に切り換える制御を行うことで、冷凍サイクル１０１の高圧側の冷媒圧力の低下を抑えることができる。この作用によれば、冷凍サイクル１０１における高圧側と低圧側の圧力差を確保して、所望の機能を発揮できる冷凍サイクル１０１を提供できる。したがって、外気冷却による冷凍サイクル１０１の機能低下を抑制可能な圧力低下抑制装置を提供できる。

（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態の他の形態である圧力低下抑制装置について、図４を参照して説明する。第３実施形態において第１実施形態や第２実施形態と同様の構成は、図４において同一の符号を記載し、同様の作用効果を奏するものである。第３実施形態においては、前述の実施形態と相違する内容について説明する。

図４に示すように、第３実施形態の圧力低下抑制装置は、コンデンサ１１に対して外気流れの上流側に設置した第２ラジエータを備え、コンデンサ１１を加熱可能に構成されている。第３実施形態の圧力低下抑制装置は、車両用空調装置に適用される冷凍サイクル１０１と、エンジン２０の冷却水が循環する冷却水回路１０２と、冷却水回路１０２における流路切換装置の作動を制御する制御装置１００と、を備えている。冷却水回路１０２は、エンジン２０のウォータージャケットと、ラジエータ２１の熱交換コア部と、これらを環状につなぐ通路を構成する配管と、を備え、この環状の通路に冷却水バイパス通路２４が接続されている。冷却水は、エンジン２０に内蔵されているポンプの駆動力によって冷却水回路１０２を循環している。

冷却水バイパス通路２４は、冷却水回路１０２を構成する循環通路において、ラジエータ２１をバイパスする通路を構成する。冷却水バイパス通路２４は、ラジエータ２１の入口側で循環通路から分岐して、ラジエータ２１の出口側で循環通路に合流するように、ラジエータ２１と並列の関係に設けられる。冷却水バイパス通路２４には、サブラジエータ２５が設けられている。冷却水回路１０２は、少なくとも二つのラジエータを備えている。ラジエータ２１は主たる第１ラジエータであり、サブラジエータ２５は、第１ラジエータよりも熱交換量や熱交換能力が小さい第２ラジエータある。ラジエータ２１とサブラジエータ２５は、冷却水回路１０２において並列に接続されている。

冷却水回路１０２から冷却水バイパス通路２４が分岐する分岐部には、上流側に三方弁２２が、下流側に三方弁２３が設置されている。三方弁２２、三方弁２３は、冷却水回路１０２における冷却水の流路をラジエータ２１側またはサブラジエータ２５側に切り換える流路切換装置の一例である。三方弁２２、三方弁２３は、内部のバルブによってラジエータ２１側を開き冷却水バイパス通路２４側を閉じることで冷却水がラジエータ２１を流通する場合と冷却水バイパス通路２４側を開きラジエータ２１側を閉じることで冷却水がラジエータ２１を流通する場合とに切換可能な流路切換装置である。三方弁２２、三方弁２３は、エンジン２０から流出した冷却水が冷却水バイパス通路２４に流れるバイパス状態になるように流路を切り換え可能な流路切換装置である。

三方弁２２、三方弁２３それぞれの内部のバルブの開閉は、制御装置１００によって制御される。バルブの開度は、制御装置１００によって可変に制御され、バルブの開度を制御することでラジエータ２１を通る冷却水流量とサブラジエータ２５を通る冷却水流量との比率を制御することもできる。制御装置１００は、バルブの開度を、例えば、外気温度を検出する温度センサの検出温度が所定の閾値を下回る場合は冷却水が冷却水バイパス通路２４を通るように制御し、検出温度が閾値以上の場合はラジエータ２１を通る冷却水の量を多くするように制御する。温度センサが検出した温度情報は、制御装置１００に出力される。三方弁２２、三方弁２３には、外気温度に応じて内部のバルブの開度が変化するサーモスタット式を用いてもよい。

高圧低下抑制制御は、制御装置１００によって三方弁２２と三方弁２３とを冷却水バイパス通路２４側を開きラジエータ２１側を閉じる状態に開度制御することで実施される。この処理により、エンジン２０から流出した冷却水は、冷却水バイパス通路２４を流れるので、ラジエータ２１を迂回してサブラジエータ２５を流通する。コンデンサ１１を流通する冷媒は、サブラジエータ２５において冷却水と熱交換して加熱された外気と熱交換する。この作用により、コンデンサ１１を流れる冷媒は、冷却水がラジエータ２１を流通する場合に比べて、温度上昇した外気と熱交換することができる。したがって、高圧低下抑制制御時にコンデンサ１１を流通する冷媒は、通常の空調制御においてコンデンサ１１を流通する冷媒に比べて高い温度になり、第１実施形態のステップＳ２０の制御によって高圧側の冷媒圧力の低下を抑えることができ、高圧側と低圧側の圧力差を一定レベル以上に維持可能である。第３実施形態においても、外気温が低温である場合でも冷凍サイクル１０１の機能低下を抑制することができる。

第３実施形態の圧力低下抑制装置は、冷却水回路１０２においてコンデンサ１１よりも外気の流れ方向の下流側に設置されているラジエータ２１と、ラジエータ２１よりも上流側の通路と下流側の通路とを連絡する冷却水バイパス通路２４と、サブラジエータ２５と、を備える。サブラジエータ２５は、冷却水バイパス通路２４に設けられるとともに、コンデンサ１１よりも外気の流れ方向の上流側に設置されている。圧力低下抑制装置は、冷却水が冷却水バイパス通路２４に流れるバイパス状態になるように流路を切り換え可能な流路切換装置と、流路切換装置の作動を制御する制御装置１００と、を備える。

この圧力低下抑制装置によれば、サブラジエータ２５で加熱された外気とコンデンサ１１内の冷媒とを熱交換させることができる。これにより、外気によってコンデンサ１１が冷却されて冷凍サイクル１０１の高圧側の冷媒圧力が低下し冷媒流量が確保できない場合に、冷却水バイパス通路２４に冷却水を流すように流路を切り換えることで、高圧側の冷媒圧力の低下を抑えることができる。この作用によれば、冷凍サイクル１０１における高圧側と低圧側の圧力差を確保して、所望の機能を発揮できる冷凍サイクル１０１を提供できる。

（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態の他の形態である圧力低下抑制装置について、図５を参照して説明する。第４実施形態において第１実施形態と同様の構成は、図５において同一の符号を記載し、同様の作用効果を奏するものである。第４実施形態においては、前述の実施形態と相違する内容について説明する。

図５に示すように、第４実施形態の圧力低下抑制装置は、第１実施形態の圧力低下抑制装置に対して、冷凍サイクル２０１の冷媒バイパス通路１６に設けられた第２コンデンサの熱交換量あるいは熱交換能力が第１コンデンサよりも小さくなるように構成されている点が相違する。冷凍サイクル２０１は、第２コンデンサとしてサブコンデンサ１７Ａを備えている。サブコンデンサ１７Ａは、ラジエータ２１に対して外気の流れ方向の上流側に設置されている構成でも下流側に設置されている構成でもよい。サブコンデンサ１７Ａは、例えば熱交換コア部における冷媒流路の圧力損失がコンデンサ１１よりも高くなるように構成されることによって、熱交換量あるいは熱交換能力がコンデンサ１１よりも小さくなるように構成できる。また、サブコンデンサ１７Ａは、例えば熱交換コア部における外気と接触する表面積がコンデンサ１１よりも小さくなるように構成されることによって、熱交換量あるいは熱交換能力がコンデンサ１１よりも小さくなるように構成できる。

第４実施形態の圧力低下抑制装置によれば、外気によって第１コンデンサが冷却されて冷凍サイクル２０１の高圧側の冷媒圧力が低下し冷媒流量が確保できない場合には、第１コンデンサを迂回して第２コンデンサに流れる冷媒流れに切り換えることができる。この作用によれば、外気との熱交換が第２コンデンサにおいて低下するため、冷凍サイクル２０１における高圧側の圧力低下を抑制できる。したがって、高圧側と低圧側の圧力差を確保することができ、想定している所望の機能を発揮できる冷凍サイクル２０１を提供できる。

（第５実施形態）
第５実施形態では、第１実施形態の他の形態である圧力低下抑制装置について、図６を参照して説明する。第５実施形態において第１実施形態と同様の構成は、図６において同一の符号を記載し、同様の作用効果を奏するものである。第５実施形態においては、前述の実施形態と相違する内容について説明する。

図６に示すように、第５実施形態の圧力低下抑制装置は、第１実施形態の圧力低下抑制装置に対して、冷凍サイクル３０１の冷媒バイパス通路１６Ａに設けられたコンデンサ１７Ｂをエンジン２０よりも外気の流れ方向に関して下流側に設置する点が相違する。冷媒バイパス通路１６Ａは第１実施形態の冷媒バイパス通路１６に相当する通路である。この構成によれば、第２コンデンサとしてコンデンサ１７Ｂを加熱する加熱装置は、車両のエンジン２０によって構成されている。

第５実施形態の圧力低下抑制装置によれば、外気によって第１コンデンサが冷却されて冷凍サイクル３０１の高圧側の冷媒圧力が低下し冷媒流量が確保できない場合には、第１コンデンサを迂回して第２コンデンサに流れる冷媒流れに切り換えることができる。この作用によれば、エンジン２０によって加熱された外気を第２コンデンサにおいて冷媒と熱交換することができるため、冷凍サイクル３０１における高圧側の圧力低下を抑制できる。したがって、高圧側と低圧側の圧力差を確保することができ、想定している所望の機能を発揮できる冷凍サイクル３０１を提供できる。

（第６実施形態）
第６実施形態では、前述の各実施形態における圧力低下抑制装置と車両用空調装置５との連携について、図７および図８を参照して説明する。第６実施形態において各実施形態と同様の構成は、図面において同一の符号を記載し、同様の作用効果を奏するものである。第６実施形態においては、前述の実施形態と相違する内容について説明する。

図７に示すように、制御装置１００は、車両用空調装置５の運転を制御する空調ＥＣＵ５０と通信可能に構成され、車両用空調装置５の吹き出しモード、吸い込みモード等の運転状態に関する情報を取得することができる。空調ＥＣＵ５０には、乗員が操作可能な操作部からの信号が入力される。乗員は操作部を操作することにより、自動の空調運転を実施する信号を空調ＥＣＵ５０に対して送信できる。乗員は操作部を操作することにより、車室内の設定温度を設定することができる。

空調ＥＣＵ５０には、空調制御に関する各種信号、例えば、内気センサ、外気センサ、日射センサ、吐出温度センサ、吐出圧力センサ、蒸発器温度センサ等の空調制御用のセンサ群の各検出信号、および自動運転における設定温度の信号等が入力される。空調ＥＣＵ５０は、これらの検出信号と空調制御プログラムとを用いて各種演算、処理を行い、各モードドア用のアクチュエータ、送風機３１のブロワモータのモータ駆動回路、コンプレッサ１０の電圧制御等へ制御信号を出力することができる。

圧力低下抑制装置および車両用空調装置５の作動について、図８のフローチャートを参照しながら説明する。図８に示すフローチャートに従う制御処理は、制御装置１００と空調ＥＣＵ５０が実行する。車両用空調装置５が起動して運転状態になると、図８のフローチャートにしたがった処理を開始する。図８のフローチャートにより処理は、車両用空調装置５の運転状態において繰り返し実行される。

制御装置１００は、ステップＳ１００で、現在の車両用空調装置５における空気取り入れモードが内気モードであるか否かを判定する。ステップＳ１００で内気モードではないと判定した場合は、第１実施形態のステップＳ３０と同様の制御を行うステップＳ１３０に進み通常の空調制御を実行し、再びステップＳ１００に戻る。ステップＳ１００で内気モードであると判定した場合は、ステップＳ１１０に進み高圧低下抑制制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。図８のフローチャートにおける、ステップＳ１１０、ステップＳ１２０では、それぞれ第１実施形態のステップＳ１０、ステップＳ２０と同様の処理が行われる。

このように内気モードであって、高圧低下抑制制御の実行条件が成立している場合には、前述の高圧低下抑制制御を行うため、乗員の呼気や乗員からの熱放出等によって湿度が高くなる室内空気を除湿する能力の低下を抑えることができる。すなわち、車室内空気を循環させる内気モードは窓曇り発生の可能性が外気モードよりも高いが、高圧低下抑制制御を行うことによって、除湿能力を確保することができ、窓曇り発生を抑える効果が得られる。

（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

前述の実施形態において、制御装置１００は、図３のステップＳ１０や図８のステップＳ１１０で、高圧側部位の圧力低下によって冷凍サイクル１が所望の機能を発揮できなくなることが想定できる状態か否かを判定しているが、このような処理形態に限定されない。例えば、制御装置１００は、図３のステップＳ１０や図８のステップＳ１１０で、冷凍サイクル１が所望の機能を発揮できなった状態を検出したか否かを判定する処理を行ってもよい。すなわち、図３のステップＳ１０や図８のステップＳ１１０では、冷凍サイクル１が所望の機能を発揮できなった状態である事実を確認したか否かを判定するようにしてもよい。

前述の実施形態において制御装置１００は、三方弁１４および三方弁１５の作動状態をそれぞれ制御する電子制御装置であるが、特許請求の範囲における制御装置はこのような形態に限定するものではない。特許請求の範囲の制御装置には、三方弁１４、三方弁１５等の流路切換装置自体に、例えば、冷媒に係る圧力状態、冷媒に係る温度状態、外気温度等の所定のパラメータに応じて、通常空調制御と高圧低下抑制制御との間で自動的に切り換わる構成を備えた形態も含む。三方弁１４、三方弁１５には、外気温度に応じて内部のバルブの開度が変化するサーモスタット式を用いてもよい。

前述の実施形態でフローチャートを参照して説明した制御処理は、制御装置１００と空調ＥＣＵとが協働して実行するが、空調ＥＣＵがすべての処理を実行する構成でもよい。また、制御装置１００は、例えば、各空調用機器の作動を制御する空調用制御装置の一部として、または空調ＥＣＵと一体的に構成されるものでもよい。

１，１０１，２０１，３０１…冷凍サイクル、 ４…ヒータ装置
１０…コンプレッサ、 １１…コンデンサ（第１コンデンサ）
１２…膨張弁（減圧装置）、 １３…エバポレータ
１４，１５…三方弁（流路切換装置）、 １６…冷媒バイパス通路
１７，１７Ｂ…コンデンサ（第２コンデンサ）
１７Ａ…サブコンデンサ（第２コンデンサ）、 ２０…エンジン（加熱装置）
２１…ラジエータ（加熱装置，第１ラジエータ）
２２，２３…三方弁（流路切換装置）、 ２４…冷却水バイパス通路
２５…サブラジエータ（第２ラジエータ）、 １００…制御装置、 １０２…冷却水回路

Claims (4)

1. 車両に搭載されて冷媒が循環する冷媒回路を構成する冷凍サイクル（１０１）に関わる圧力低下抑制装置であって、
   吸入した冷媒を圧力を高めて吐出するコンプレッサ（１０）と、
   前記コンプレッサによって吐出された冷媒が流入し、前記冷媒と外気とが熱交換するコンデンサ（１１）と、
   前記コンデンサを流出した冷媒を減圧する減圧装置（１２）と、
   前記減圧装置によって減圧された冷媒が流入するエバポレータ（１３）と、
   前記車両のエンジン（２０）の冷却水が循環する冷却水回路（１０２）において前記冷却水と前記外気とを熱交換して前記冷却水を冷却し、前記コンデンサよりも前記外気の流れ方向の下流側に設置されている第１ラジエータ（２１）と、
   前記冷却水が前記第１ラジエータを迂回可能なように前記第１ラジエータよりも上流側の通路と下流側の通路とを連絡する冷却水バイパス通路（２４）と、
   前記第１ラジエータよりも熱交換量または熱交換能力が小さいラジエータであり、前記冷却水バイパス通路に設けられるとともに、前記コンデンサよりも前記外気の流れ方向の上流側に設置されている第２ラジエータ（２５）と、
   前記冷却水バイパス通路を閉じて冷却水が前記第１ラジエータを流通する通常空調時の流路と、前記第１ラジエータ側の通路を閉じて冷却水が前記第２ラジエータを流通する冷却水バイパスの流路とにわたって流路を切り換え可能な流路切換装置（２２，２３）と、
   通常空調制御時には前記通常空調時の流路に切り換え、高圧側の冷媒圧力の低下を抑制する高圧低下抑制制御時には前記冷却水バイパスの流路に切り換えるように、前記流路切換装置を制御する制御装置（１００）と、
   を備える圧力低下抑制装置。
2. 前記制御装置は、外気温度が閾温度を下回る場合に前記冷却水バイパスの流路になるように前記流路切換装置の作動を切り換える請求項１に記載の圧力低下抑制装置。
3. 前記制御装置は、前記冷凍サイクルにおける高圧側の冷媒圧力が閾圧力を下回る場合に前記冷却水バイパスの流路になるように前記流路切換装置の作動を切り換える請求項１または請求項２に記載の圧力低下抑制装置。
4. 前記制御装置は、さらに、車両用空調装置（５）の運転状態が車室内の空気を前記エバポレータによって冷却する内気モードである場合に前記冷却水バイパスの流路になるように前記流路切換装置の作動を切り換える請求項２または請求項３に記載の圧力低下抑制装置。

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