冷凍サイクル装置
【課題】冷却継続時間の延長を図ることが可能な冷凍サイクル装置を提供すること。
【解決手段】圧縮機１０、凝縮器２０、膨張器３０、蒸発器４０が冷媒流路５０により順次環状に接続された冷凍サイクル装置であって、蒸発器４０の下流側に設けられ、冷媒を貯留可能であるとともに蒸発器４０へ供給可能な液溜器７０と、液溜器７０に貯留された液状冷媒量を検出する液冷媒センサ１０２と、膨張器３０と蒸発器４０との間で冷媒流路５０を開閉する冷媒流路開閉弁６０と、圧縮機１０の駆動時に、冷媒流路開閉弁６０を開弁させ、圧縮機１０の停止時に、液冷媒センサ１０２の検出に基づいて冷媒流路開閉弁６０を閉弁させる空調制御回路１００と、を備えた冷凍サイクル装置とした。
【解決手段】圧縮機１０、凝縮器２０、膨張器３０、蒸発器４０が冷媒流路５０により順次環状に接続された冷凍サイクル装置であって、蒸発器４０の下流側に設けられ、冷媒を貯留可能であるとともに蒸発器４０へ供給可能な液溜器７０と、液溜器７０に貯留された液状冷媒量を検出する液冷媒センサ１０２と、膨張器３０と蒸発器４０との間で冷媒流路５０を開閉する冷媒流路開閉弁６０と、圧縮機１０の駆動時に、冷媒流路開閉弁６０を開弁させ、圧縮機１０の停止時に、液冷媒センサ１０２の検出に基づいて冷媒流路開閉弁６０を閉弁させる空調制御回路１００と、を備えた冷凍サイクル装置とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置に用いられる冷凍サイクル装置に関し、特に、車両用の空調装置に用いるのに好適な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用空調装置に用いる冷凍サイクル装置として、アイドリングストップ時のようにエンジン停止に伴って圧縮機の作動が停止しても冷房を続行可能とした冷凍サイクル装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来の冷凍サイクル装置は、冷凍サイクルの蒸発器と圧縮機との間に、蓄冷材を内部に備えた蓄冷熱交換器を備えている。そして、圧縮機が停止された際には、蒸発器で吸熱して蒸発された冷媒が、蓄冷熱交換器の蓄冷材からの放冷によって凝縮液化されて冷媒体積を縮小させ、蒸発器側の圧力を低圧に維持するため、蓄冷材の蓄冷熱が保持されている間は凝縮器と蒸発器との間の残圧により、冷媒は継続して蒸発器に流入可能となり、蒸発器による空調空気の冷却を継続できるというものである。
【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】
しかしながら、上述の従来技術では、圧縮機の停止時には、蒸発器において高圧側から冷媒を流し込まないと冷却できない構造であるが、冷凍サイクルにおけるこのような高圧側から低圧側への冷媒の移動は、短時間になされる。そして、このような冷媒の移動により蒸発器の圧力が上昇すると、蒸発器内の冷媒が蒸発できなくなるために、蒸発器の温度の上昇が早くなり、冷却を十分に継続することが難しいという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述の従来の問題に着目して成されたもので、冷却継続時間の延長を図ることが可能な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】
【０００７】
上述の目的を達成するために請求項１に係る発明は、
圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発器が冷媒流路により順次環状に接続され、前記圧縮機から吐出されて前記凝縮器および前記膨張器を経た冷媒が前記蒸発器で吸熱するようにした冷凍サイクル装置であって、
前記蒸発器の下流側に設けられ、前記冷媒を貯留可能であるとともに前記蒸発器へ供給可能な液溜器と、
この液溜器に貯留された液状冷媒量を検出する液冷媒検出手段と、
前記膨張器と前記蒸発器との間で前記冷媒流路を開閉する冷媒流路開閉弁と、
前記圧縮機の駆動時に、前記冷媒流路開閉弁を開弁させ、前記圧縮機の停止時に、前記液冷媒検出手段の検出に基づいて前記冷媒流路開閉弁を閉弁させる開閉制御手段と、
を備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置とした。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記液溜器は、前記冷媒により蓄冷可能な蓄冷材を備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置とした。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置において、
前記開閉制御手段は、前記圧縮機の停止時に、前記液冷媒検出手段の検出に基づき、前記液溜器の液状冷媒量があらかじめ設定された設定量以上の場合に、前記冷媒流路開閉弁を閉弁させることを特徴とする冷凍サイクル装置とした。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の冷凍サイクル装置において、
前記開閉制御手段は、前記圧縮機の停止時に、前記液溜器の液状冷媒量が前記設定量未満の場合は、前記冷媒流路開閉弁を開弁状態に維持し、前記設定量以上または前記圧縮機の停止からの経過時間があらかじめ設定した設定時間を超えた場合に、前記冷媒流路開閉弁を閉弁させることを特徴とする冷凍サイクル装置とした。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置において、
前記液溜器の前記液状冷媒を前記蒸発器の入口に送る冷媒ポンプを備え、
前記開閉制御手段は、前記（圧縮機の停止時に）冷媒流路開閉弁を閉じたときに前記冷媒ポンプを作動させることを特徴とする冷凍サイクル装置とした。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置において、
前記冷媒流路において、前記液溜器と前記圧縮機との間に、前記冷媒が流れる方向を前記液溜器から前記圧縮機の方向のみに制限する逆止弁を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置とした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の冷凍サイクル装置では、蒸発器の下流側に液溜器を設け、膨張器と蒸発器との間に冷媒流路開閉弁を設け、液溜器に液冷媒検出手段を設け、冷媒流路開閉弁を開閉させる開閉制御手段は、圧縮機の駆動時に、冷媒流路開閉弁を開弁させ、圧縮機の停止時に、液冷媒検出手段の検出に基づいて冷媒流路開閉弁を閉弁させるようにした。
【００１４】
したがって、圧縮機が停止した際には、冷媒流路開閉弁を閉弁して蒸発器側を低圧に保ち、かつ、液溜器に貯留した冷媒を蒸発器に供給し、冷却を継続することができる。
【００１５】
このように、冷媒流路開閉弁を閉弁するため、冷媒流路開閉弁により閉弁しない場合と比較して、蒸発器を長時間低圧に保つことができ、冷却継続時間の延長が可能となる。
【００１６】
さらに、請求項２に係る発明は、液溜器が、蓄冷材を備えているため、圧縮機が停止して蒸発器が冷却を継続した際に、液溜器では、蓄冷材が蒸発器からの冷媒の吸熱を行って、低圧冷媒の圧力上昇を抑えることができる。
【００１７】
よって、蒸発器における冷却を、より長く維持することができる。あるいは、蓄冷材による冷却作用の分だけ、冷却維持に必要な冷媒量を抑えて、液溜器の小型化、ひいては冷凍サイクル装置の小型化を図ることができる。
【００１８】
また、請求項３に係る発明は、開閉制御手段は、圧縮機の停止時に、液冷媒検出手段の検出に基づいて液溜器の液状冷媒量があらかじめ設定された設定量以上の場合に冷媒流路開閉弁を閉弁させるようにした。
【００１９】
このため、冷媒流路開閉弁を閉じた際に、蒸発器および液溜器側に貯留される冷媒量を確保して、圧縮機の停止時における冷却継続時間を確実に確保することができる。
【００２０】
また、請求項４に係る発明は、開閉制御手段は、圧縮機の停止時に、液溜器の貯留量が設定量未満の場合は、冷媒流路開閉弁を開弁状態に維持し、設定量以上となるか、または圧縮機の作動停止からの経過時間が設定時間を超えた場合に、冷媒流路開閉弁を閉弁させるようにした。
【００２１】
このため、液溜器における液冷媒貯留量が設定量未満の場合には、冷媒流路開閉弁の閉弁タイミングを遅らせることで、圧力差に基づいて、凝縮器側の冷媒が蒸発器側に流れ込み、圧縮機停止時の冷却維持に必要な冷媒量を確保して、冷房維持時間を、より確実に確保できる。
【００２２】
しかも、液溜器における液冷媒貯留量が設定量未満であっても、圧縮機の作動停止からの経過時間が設定時間を越えると、冷媒流路開閉弁を閉じるようにした。このため、上述のように冷媒流路開閉弁の閉弁タイミングを遅らせることで冷媒流路開閉弁の下流に冷却に十分な液冷媒量が既に確保できる時間経過後は、冷媒流路開閉弁を閉じることで、冷媒流路開閉弁の下流の液圧上昇を抑えて、冷却維持をより確実に行うことができる。
【００２３】
請求項５に係る発明は、開閉制御手段は、冷媒流路開閉弁を閉じた際には、冷媒ポンプを作動させて液溜器に貯留した液冷媒を蒸発器に供給するようにした。このため、低圧液状の冷媒をより長期に亘って蒸発器に供給し、圧縮機停止時の冷却継続時間をより長く確保することが可能となる。
【００２４】
請求項６に係る発明は、液溜器と圧縮機との間に逆止弁を設けたため、圧縮機の停止時に圧縮機から高圧の冷媒が液溜器側へ逆流するのを防止して、蒸発器側を、より確実に低圧に維持して、圧縮機停止時の冷却継続をより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は実施例１の冷凍サイクル装置Ａを示す回路図である。
【図２】図２は実施例１の冷凍サイクル装置Ａに用いた液溜器７０を示す断面である。
【図３】図３は実施例１の冷凍サイクル装置Ａにおける冷却継続制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４は冷却継続制御の他の処理の流れを示すフローチャート図である。
【図５】図５は冷却継続制御の他の処理の流れを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
本発明の実施の形態の冷凍サイクル装置は、圧縮機（１０）、凝縮器（２０）、膨張器（３０）、蒸発器（４０）が冷媒流路（５０）により順次環状に接続され、前記圧縮機（１０）から吐出されて前記凝縮器（２０）および前記膨張器（３０）を経た冷媒が前記蒸発器（４０）で吸熱するようにした冷凍サイクル装置であって、
前記蒸発器（４０）の下流側に設けられ、前記冷媒を貯留可能であるとともに前記蒸発器（４０）へ供給可能な液溜器（７０）と、
この液溜器（７０）に貯留された液状冷媒量を検出する液冷媒検出手段（１０２）と、
前記膨張器（３０）と前記蒸発器（４０）との間で前記冷媒流路（５０）を開閉する冷媒流路開閉弁（６０）と、
前記圧縮機（１０）の駆動時に、前記冷媒流路開閉弁（６０）を開弁させ、前記圧縮機（１０）の停止時に、前記液冷媒検出手段（１０２）の検出に基づいて前記冷媒流路開閉弁（６０）を閉弁させる開閉制御手段（１００）と、
を備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【実施例１】
【００２８】
以下に、図１〜図３に基づいて、実施例１の冷凍サイクル装置Ａについて説明する。
（構成）
まず、実施例１の冷凍サイクル装置Ａの構成について説明する。
【００２９】
図１に示す実施例１の冷凍サイクル装置Ａは、車両の空調装置に用いられており、圧縮機１０、凝縮器２０、膨張器３０、蒸発器４０が冷媒流路５０により順次環状に接続されている。
【００３０】
なお、冷媒流路５０は、圧縮機１０の出口と凝縮器２０の入口とを接続する第１流路５１と、凝縮器２０の出口と膨張器３０の入口とを接続する第２流路５２と、膨張器３０の出口と蒸発器４０の入口とを接続する第３流路５３と、蒸発器４０の出口と圧縮機１０の入口とを接続する第４流路５４とを備えている。
【００３１】
圧縮機１０は、エンジンルーム（図示省略）に配置されてエンジンＥｎｇにより駆動され、冷凍サイクル装置Ａ内の冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。
【００３２】
凝縮器２０は、エンジンルーム（図示省略）に配置されて、圧縮機１０により高温高圧に圧縮された冷媒を、外気との熱交換により冷却して液化する。
【００３３】
膨張器３０は、高圧の液状冷媒を、膨張弁やオリフィスをくぐらすことにより、減圧と流量制御を行い、低温・低圧の液状冷媒にする。
【００３４】
蒸発器４０は、車室内に配置された空調ユニット（図示省略）内に配置され、空調ユニット内を流れる車室内の空気と熱交換を行うことで、低温・低圧の液状冷媒を蒸発させて、低温・低圧のガス冷媒とするものであり、これにより車室空気を冷却して車室の冷房を行う。
【００３５】
さらに、膨張器３０と蒸発器４０との間の第３流路５３には、この第３流路５３を開閉する冷媒流路開閉弁６０が設けられている。この冷媒流路開閉弁６０の開閉は、後述する空調制御回路（開閉制御手段）１００により制御される。
【００３６】
また、蒸発器４０と圧縮機１０とを接続する第４流路５４の途中には、冷媒を貯留可能な液溜器７０が設けられている。
【００３７】
この液溜器７０は、図２に示すように、冷媒を貯留可能な筒状のタンク本体７１と、このタンク本体７１の外周に設けられ、タンク本体７１に貯留された冷媒と熱交換可能な蓄冷材７２とを備えている。なお、蓄冷材７２としては、水と高吸水性樹脂（ポリアクリ酸ナトリウム）を含むものや、パラフィンなど周知のものを用いる。
【００３８】
また、図示のように、第４流路５４の上流側の管５４ａは、タンク本体７１の上部に開口されており、一方、第４流路５４の下流側の管５４ｂは、タンク本体７１の上部の開口端５４ｃから下方に延在され、タンク本体７１の下部の湾曲部５４ｄで上方に湾曲されてタンク本体７１の上部から外部に導出されている。さらに、湾曲部５４ｄには、液状の冷媒を吸い込むための吸入孔５４ｅが穿設されている。
【００３９】
タンク本体７１の底部には、冷媒ポンプ８０が設けられている。この冷媒ポンプ８０に接続された吐出路８１は、図１に示すように、蒸発器４０の上流の第３流路５３の途中に接続されており、冷媒ポンプ８０により吸引した液溜器７０に貯留された液状の冷媒は、第３流路５３に吐出される。
【００４０】
また、吐出路８１の途中には、冷媒の流れる方向を冷媒ポンプ８０から第３流路５３の方向のみに制限する逆止弁８２が設けられている。さらに、第４流路５４の下流側の管５４ｂの途中にも、冷媒の流れる方向を液溜器７０から圧縮機１０の方向のみに制限する逆止弁５５が設けられている。
【００４１】
前述した冷媒ポンプ８０および冷媒流路開閉弁６０の作動は、空調制御回路（開閉制御手段）１００により制御される。
【００４２】
この空調制御回路１００は、図外の空調装置の制御を行うもので、車室温度、車外温度などを検出するセンサ群１０１に接続され、その検出に基づいて、空調装置（図示省略）の作動を制御する。
【００４３】
さらに、空調制御回路１００は、上述の空調装置（図示省略）の制御において、いわゆるアイドリングストップ制御に伴って圧縮機１０が停止した際に、蒸発器４０による冷却作動を継続させるための冷却継続制御を行う。なお、アイドリングストップ制御は、走行中の一時的な停車を検出した際に、エンジンＥｎｇの駆動を停止させ、発進操作を検出した際にはエンジンＥｎｇを始動させる制御である。空調制御回路１００では、アイドリングストップ制御時に、エンジンＥｎｇの駆動などを制御する総合コントローラ（図示省略）から空調制御回路１００にアイドリングストップ信号ｓｓｔが入力され、信号ｓｓｔが入力されている間、冷却継続制御を行う。
【００４４】
そして、空調制御回路１００は、この冷却継続制御にあっては、上述したセンサ群１０１に含まれる液冷媒センサ（液冷媒検出手段）１０２からの入力および図示しないタイマのカウント値に基づいて、冷媒流路開閉弁６０および冷媒ポンプ８０の作動を制御する。
【００４５】
なお、液冷媒センサ１０２は、液溜器７０内に設置され、タンク本体７１内に、液状冷媒があらかじめ設定された設定量ｓｅｒ以上存在するか否かを検出するもので、例えば、冷媒に浮くフロートを備えたものや、高さ方向のある程度の範囲に亘って液の有無を電気的に検出するセンサなどを用いて、液状冷媒の液面の高さを検出するものを用いることができる。
【００４６】
以下に、図３のフローチャートに基づいて、空調制御回路１００による冷却継続制御における処理の流れを説明する。なお、冷却継続制御の非実行時である初期状態では、冷媒流路開閉弁６０は開弁状態、冷媒ポンプ８０は停止状態、タイマのカウント値ｔｃは０となっている。
【００４７】
まず、ステップＳ１では、アイドリングストップ信号ｓｓｔの入力の有無を判定し、このアイドリングストップ信号ｓｓｔの入力があった場合に、ステップＳ２以降の冷却継続制御のための処理を実行し、その入力がない場合は、冷却継続制御を実行することなく、処理を終える。
【００４８】
ステップＳ２では、冷媒ポンプ８０の駆動を開始させるとともに、タイマのカウントアップを開始した後、ステップＳ３に進む。
【００４９】
ステップＳ３では、液冷媒センサ１０２の出力に基づいて、液溜器７０内の液状冷媒量が設定量ｓｅｒ以上であるか否か判定し、設定量ｓｅｒ以上の場合はステップＳ３に進み、設定量ｓｅｒ未満の場合はステップＳ７に進む。この設定量ｓｅｒは、車種に応じ実験により決定するもので、この設定量ｓｅｒは、想定されるアイドリングストップを実行する時間だけ冷房を継続できる量であって、車室容積や、空調装置の種別や、蓄冷材７２の蓄冷能力などに応じ、車種ごとに決定される。
【００５０】
ステップＳ４では、冷媒流路開閉弁６０を閉弁させ、その後、ステップＳ５に進む。
【００５１】
ステップＳ５では、アイドリングストップ信号ｓｓｔの入力が停止したか否か判定し、停止した場合はステップＳ６に進み、停止しない場合は、ステップＳ４の冷媒流路開閉弁の閉弁状態を維持する。
【００５２】
アイドリングストップ信号ｓｓｔの入力が停止した場合に進むステップＳ６では、冷媒ポンプ８０の駆動を停止し、冷媒流路開閉弁６０を初期の開弁状態に戻し、タイマのカウントアップを停止する。
【００５３】
一方、ステップＳ３において液状冷媒量が設定量ｓｅｒ未満である場合に進むステップＳ７では、ステップＳ２においてカウントアップを開始したタイマのカウント値ｔｃが、あらかじめ設定された設定値ｔｓを越えたか否か判定し、設定値ｔｓを越えた場合はステップＳ４に進み、設定値ｔｓを越えない場合は、ステップＳ７の判定を繰り返す。
【００５４】
ここで、設定値ｔｓは、あらかじめ実験に基づいて設定した時間であり、この時間は、アイドリングストップ時に冷房を設定時間継続させるのに必要な量の冷媒が、凝縮器２０側の高圧と蒸発器４０側の低圧との圧力差に基づいて、液溜器７０に移動するのに必要な時間であって、車両や空調装置により異なるが、１，２秒に満たない程度の短時間である。
（作用）
次に、実施例１の作用を説明する。
【００５５】
＜走行時（非アイドリングストップ時）＞
エンジンＥｎｇを駆動させている走行時には、圧縮機１０が駆動しており、圧縮機１０は、冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。この高温高圧の冷媒は、凝縮器２０において外気と熱交換（冷却）されて液化して、膨張器３０に送られる。膨張器３０では、冷媒が減圧されて低温・低圧の液状となり、さらに、冷媒は、蒸発器４０において、車室内の空気と熱交換され、車室内空気を冷却するとともに、蒸発して低温・低圧のガス冷媒となり、液溜器７０を通って圧縮機１０に吸引される。
【００５６】
また、液溜器７０では、冷媒が蓄冷材７２から吸熱し、蓄冷材７２が冷却される。そして、車室内の空調が安定してくると、蒸発器４０の負荷が下がるため、冷媒は液溜器７０のタンク本体７１内に液化して蓄えられる。
【００５７】
すなわち、液溜器７０にあっては、第４流路５４の上流側の管５４ａからタンク本体７１に流入した冷媒は、液化した冷媒がタンク本体７１の下部に溜まり、気化した冷媒はタンク本体７１の上部に溜まる。そして、上部の気化した冷媒は、下流側の管５４ｂの開口端５４ｃから吸入され、湾曲部５４ｄの吸入孔５４ｅにおいてタンク本体７１の下部の液状冷媒を僅かに吸い込んで混合されながら圧縮機１０に吸入される。なお、冷媒には潤滑油が含まれており、この潤滑油成分を圧縮機１０に供給するために吸入孔５４ｅから液状冷媒を吸い込むようにしている。
【００５８】
＜アイドリングストップ時＞
車両の停車時に、図示を省略した総合コントローラの制御に基づいて、アイドリングストップ制御が実行された際には、エンジンＥｎｇの駆動を停止するのに伴い圧縮機１０の駆動が停止され、圧縮機１０からの高圧冷媒の吐出が停止される。
【００５９】
このとき、空調制御回路１００は、アイドリングストップ信号ｓｓｔの入力を受けて、冷媒ポンプ８０の駆動を開始するとともに、タイマのカウントアップを開始する（ステップＳ１からＳ２の処理）。
【００６０】
そして、このとき液溜器７０における液状冷媒量があらかじめ設定された設定量ｓｅｒ以上の場合、冷媒流路開閉弁６０が閉じられる（ステップＳ３からＳ４の処理）。
【００６１】
したがって、液溜器７０に貯留された低圧の液状冷媒が冷媒ポンプ８０に吸入されて吐出路８１から第３流路５３を介して蒸発器４０に供給される。これにより、蒸発器４０では、液状冷媒の蒸発が継続され、蒸発器４０による冷却を維持することができる。
【００６２】
また、このとき、冷媒流路開閉弁６０が閉弁されており、かつ、圧縮機１０の上流の第４流路５４に逆止弁５５が設けられているため、圧縮機１０および凝縮器２０側の高圧の冷媒と、蒸発器４０および液溜器７０側の低圧の冷媒とは、圧力差による冷媒の移動が規制され、蒸発器４０側では低圧に維持される。
【００６３】
加えて、液溜器７０では、蒸発器４０で気化した冷媒が流入するが、蓄冷材７２により吸熱を行うため、低圧冷媒の圧力上昇を抑えることができ、これによっても、蒸発器４０における冷却力を、より長く維持することができる。
【００６４】
一方、アイドリングストップの開始時に、液溜器７０の液状冷媒量が設定量ｓｅｒ未満である場合、この貯留量が設定量ｓｅｒ以上となるか、タイマのカウント値ｔｃが設定値ｔｓ以上となるかするまで冷媒流路開閉弁６０の閉弁を待った後、冷媒流路開閉弁６０を閉弁させる。すなわち、図３のフローチャートでは、ステップＳ３およびＳ７においてＹＥＳと判定されるまで、両判定を繰り返し、いずれかのＹＥＳ判定でステップＳ４へ進む流れとなる。
【００６５】
このため、液溜器７０における液状冷媒量が不足している場合、この液状冷媒量が設定量ｓｅｒを超えるまでは、冷媒流路開閉弁６０の開弁状態が維持されることから、凝縮器２０側と蒸発器４０側との圧力差により、凝縮器２０側の冷媒が蒸発器４０へ流入する。
【００６６】
そして、このような圧力差による冷媒の移動は、液溜器７０の液状冷媒量が設定値以上となるか、アイドリングストップ時における設定時間の冷房維持を行なうのに必要な量の冷媒が移動するのに要する時間が経過した時点（タイマのカウント値ｔｃが設定値ｔｓとなった時点）で、冷媒流路開閉弁６０が閉じることで停止される。
【００６７】
よって、アイドリングストップ時に、冷媒流路開閉弁６０の下流側において冷媒流路開閉弁６０と逆止弁５５との間における冷媒量が不足することがなく、設定時間内の冷却継続を行うことができる。
【００６８】
（実施例１の効果）
以上説明した実施例１の冷凍サイクル装置Ａは、以下に列挙する効果を奏する。
【００６９】
ａ）蒸発器４０の下流側に液溜器７０を設け、膨張器３０と蒸発器４０との間に冷媒流路開閉弁６０を設け、液溜器７０に液冷媒センサ１０２を設け、冷媒流路開閉弁６０を開閉させる空調制御回路１００は、圧縮機１０の駆動時には、冷媒流路開閉弁６０を開弁させ、圧縮機１０の停止時には、液冷媒センサ１０２の検出に基づいて冷媒流路開閉弁６０を閉弁させるようにした。
【００７０】
したがって、アイドリングストップ制御によりエンジンＥｎｇの駆動停止に伴って圧縮機１０が停止した際には、冷媒流路開閉弁６０を閉弁して蒸発器４０側を低圧に保ち、冷房を継続することができる。
【００７１】
ｂ）液溜器７０は、蓄冷材７２を備えているため、圧縮機１０の作動時には、蒸発器４０で蒸発して低温・低圧のガス状となった冷媒により蓄冷材７２を冷却できる。
【００７２】
したがって、アイドリングストップにより圧縮機１０が停止した際には、液溜器７０では、蓄冷材７２が蒸発器４０からの冷媒の吸熱を行って、低圧冷媒の圧力上昇を抑えることができる。
【００７３】
よって、タンク本体７１の容量が同じであれば、蒸発器４０における冷却力を、より長く維持することができる。あるいは、蓄冷材７２による冷却作用の分だけ、アイドリングストップ時に必要な冷媒量を抑えて、タンク本体７１の必要容量を抑え、液溜器７０の小型化、ひいては冷凍サイクル装置Ａの小型化を図ることができる。
【００７４】
ｃ）空調制御回路１００は、アイドリングストップにより圧縮機１０を停止させた時に、液冷媒センサ１０２の検出に基づいて液溜器７０の液状冷媒量があらかじめ設定された設定量ｓｅｒよりも多い場合に冷媒流路開閉弁６０を閉弁させるようにした。
【００７５】
このため、冷媒流路開閉弁６０を閉じた際に、蒸発器４０および液溜器７０側に貯留される冷媒量を確保して、アイドリングストップ時における冷房維持時間を確実に確保することができる。
【００７６】
ｄ）空調制御回路１００は、アイドリングストップにより圧縮機１０が停止した時に、液溜器７０における液状冷媒量が、設定量ｓｅｒ未満の場合は冷媒流路開閉弁６０を開弁状態に維持し、設定量ｓｅｒ以上となるかまたは圧縮機１０の作動停止から設定値ｔｓの時間が経過した場合は、冷媒流路開閉弁６０を閉弁させるようにした。
【００７７】
このため、液溜器７０における液状冷媒量が設定量ｓｅｒ未満の場合には、冷媒流路開閉弁６０の閉弁タイミングを遅らせることで、圧力差に基づいて、凝縮器２０側の冷媒が蒸発器４０側に流れ込み、アイドリングストップ時の冷房維持に必要な冷媒量を確保して、冷房維持時間を、より確実に確保できる。
【００７８】
しかも、液溜器７０における液状冷媒量が設定量ｓｅｒ未満であっても、圧縮機１０の作動停止からの経過時間が設定値ｔｓを越えると、冷媒流路開閉弁６０を閉じるようにした。このため、上述のように冷媒流路開閉弁６０の閉弁タイミングを遅らせることで冷媒流路開閉弁６０の下流にはアイドリングストップ時の冷房に十分な冷媒量が確保された時点で、冷媒流路開閉弁６０を閉じることで、冷媒流路開閉弁６０の下流の液圧上昇を抑えて、冷房維持をより確実に行うことができる。
【００７９】
ｅ）液溜器７０には、貯留した液状冷媒を蒸発器４０の入口に送る冷媒ポンプ８０を備え、空調制御回路１００は、圧縮機１０の停止時に冷媒ポンプ８０を作動させるようにした。このため、低圧液状の冷媒をより長期に亘って蒸発器４０に供給し、アイドリングストップ時の冷房維持時間をより長く確保することが可能となる。
【００８０】
ｆ）液溜器７０と圧縮機１０とを接続する第４流路５４の途中に逆止弁５５を設けたため、アイドリングストップ時に、高圧の冷媒が圧縮機１０から液溜器７０側へ逆流するのを防止して、蒸発器４０側を、より確実に低圧に維持して、アイドリングストップ時の冷房維持をより確実に行うことができる。
【００８１】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例１について詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および実施例１に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００８２】
例えば、実施例１では、本発明の冷媒サイクル装置を車両の空調装置に適用した例を示したが、その適用範囲は、車両に限定されるものではなく、家庭用、産業用の空調装置など、他の冷却が必要な機器にも適用できる。すなわち、圧縮機が停止した状態でも蒸発器による冷却を持続させたいものであれば適用可能である。
【００８３】
また、圧縮機の動力源も、エンジンに限らず、電動機などの他の動力源を用いてもよい。例えば、電動車両などにおいても、モータを停止させて圧縮機を停止させた状態で冷房を行なうことができる。
【００８４】
また、実施例１では、液溜器７０において、蓄冷材７２をタンク本体７１の外側に設けた例を示したが、蓄冷材７２は、タンク本体７１の内部に設けてもよい。さらには、液溜器７０に、蓄冷材７２を設けなくてもよい。この場合でも、液溜器７０に、アイドリングストップを行なっている間、冷房を行うことができる冷媒量を確保することで、冷房を維持できる。
【００８５】
また、冷媒流路開閉弁の開閉制御の処理の流れについては、実施例１で示したものに限定されず、圧縮機の停止時に液冷媒検出手段の検出に基づいて冷媒流路開閉弁を閉弁させるものであれば、他の処理の流れとしてもよい。具体的には、液冷媒検出手段が、液溜器の冷媒量を比例的に検出可能である場合、その量に応じて、量が少ないほど閉弁のタイミングを遅らせるようにしてもよい。
【００８６】
あるいは、実施例１では、圧縮機の停止時の検出液状冷媒量が設定量ｓｅｒに満たない場合は、設定量ｓｅｒが検出されるか、設定値ｔｓの時間が経過するまで開弁状態に維持したが、検出冷媒量が設定量ｓｅｒに満たない場合は、これらのいずれか一方のみの場合に閉弁させるようにしてもよい。すなわち、図４のフローチャートに示すように、ステップＳ２０２では、冷媒ポンプ８０の駆動を開始のみ行い、次のステップＳ２０３において、冷媒量が設定量ｓｅｒ未満の場合はステップＳ２０３の判断を繰り返すようにしてもよい。また、図５のフローチャートに示すように、ステップＳ３０７においてカウント値ｔｃが設定値ｔｓに満たない場合は、ステップＳ３０７の判断を繰り返すようにしてもよい。
【００８７】
また、実施例１では、冷媒ポンプは、圧縮機を停止させると直ちに駆動させる例を示したが、少なくとも、冷媒流路開閉弁を閉じた際に駆動させればよく、冷媒流路開閉弁の閉弁に連動して駆動を開始させてもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０ 圧縮機
２０ 凝縮器
３０ 膨張器
４０ 蒸発器
５０ 冷媒流路
６０ 冷媒流路開閉弁
７０ 液溜器
７２ 蓄冷材
８０ 冷媒ポンプ
１００ 空調制御回路（開閉制御手段）
１０２ 液冷媒センサ（液冷媒検出手段）
Ａ 冷凍サイクル装置
Ｅｎｇ エンジン
ｓｅｒ 設定量
ｔｓ 設定値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置に用いられる冷凍サイクル装置に関し、特に、車両用の空調装置に用いるのに好適な装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用空調装置に用いる冷凍サイクル装置として、アイドリングストップ時のようにエンジン停止に伴って圧縮機の作動が停止しても冷房を続行可能とした冷凍サイクル装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来の冷凍サイクル装置は、冷凍サイクルの蒸発器と圧縮機との間に、蓄冷材を内部に備えた蓄冷熱交換器を備えている。そして、圧縮機が停止された際には、蒸発器で吸熱して蒸発された冷媒が、蓄冷熱交換器の蓄冷材からの放冷によって凝縮液化されて冷媒体積を縮小させ、蒸発器側の圧力を低圧に維持するため、蓄冷材の蓄冷熱が保持されている間は凝縮器と蒸発器との間の残圧により、冷媒は継続して蒸発器に流入可能となり、蒸発器による空調空気の冷却を継続できるというものである。
【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】
しかしながら、上述の従来技術では、圧縮機の停止時には、蒸発器において高圧側から冷媒を流し込まないと冷却できない構造であるが、冷凍サイクルにおけるこのような高圧側から低圧側への冷媒の移動は、短時間になされる。そして、このような冷媒の移動により蒸発器の圧力が上昇すると、蒸発器内の冷媒が蒸発できなくなるために、蒸発器の温度の上昇が早くなり、冷却を十分に継続することが難しいという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述の従来の問題に着目して成されたもので、冷却継続時間の延長を図ることが可能な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】
【０００７】
上述の目的を達成するために請求項１に係る発明は、
圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発器が冷媒流路により順次環状に接続され、前記圧縮機から吐出されて前記凝縮器および前記膨張器を経た冷媒が前記蒸発器で吸熱するようにした冷凍サイクル装置であって、
前記蒸発器の下流側に設けられ、前記冷媒を貯留可能であるとともに前記蒸発器へ供給可能な液溜器と、
この液溜器に貯留された液状冷媒量を検出する液冷媒検出手段と、
前記膨張器と前記蒸発器との間で前記冷媒流路を開閉する冷媒流路開閉弁と、
前記圧縮機の駆動時に、前記冷媒流路開閉弁を開弁させ、前記圧縮機の停止時に、前記液冷媒検出手段の検出に基づいて前記冷媒流路開閉弁を閉弁させる開閉制御手段と、
を備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置とした。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の冷凍サイクル装置において、
前記液溜器は、前記冷媒により蓄冷可能な蓄冷材を備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置とした。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置において、
前記開閉制御手段は、前記圧縮機の停止時に、前記液冷媒検出手段の検出に基づき、前記液溜器の液状冷媒量があらかじめ設定された設定量以上の場合に、前記冷媒流路開閉弁を閉弁させることを特徴とする冷凍サイクル装置とした。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の冷凍サイクル装置において、
前記開閉制御手段は、前記圧縮機の停止時に、前記液溜器の液状冷媒量が前記設定量未満の場合は、前記冷媒流路開閉弁を開弁状態に維持し、前記設定量以上または前記圧縮機の停止からの経過時間があらかじめ設定した設定時間を超えた場合に、前記冷媒流路開閉弁を閉弁させることを特徴とする冷凍サイクル装置とした。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置において、
前記液溜器の前記液状冷媒を前記蒸発器の入口に送る冷媒ポンプを備え、
前記開閉制御手段は、前記（圧縮機の停止時に）冷媒流路開閉弁を閉じたときに前記冷媒ポンプを作動させることを特徴とする冷凍サイクル装置とした。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置において、
前記冷媒流路において、前記液溜器と前記圧縮機との間に、前記冷媒が流れる方向を前記液溜器から前記圧縮機の方向のみに制限する逆止弁を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置とした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の冷凍サイクル装置では、蒸発器の下流側に液溜器を設け、膨張器と蒸発器との間に冷媒流路開閉弁を設け、液溜器に液冷媒検出手段を設け、冷媒流路開閉弁を開閉させる開閉制御手段は、圧縮機の駆動時に、冷媒流路開閉弁を開弁させ、圧縮機の停止時に、液冷媒検出手段の検出に基づいて冷媒流路開閉弁を閉弁させるようにした。
【００１４】
したがって、圧縮機が停止した際には、冷媒流路開閉弁を閉弁して蒸発器側を低圧に保ち、かつ、液溜器に貯留した冷媒を蒸発器に供給し、冷却を継続することができる。
【００１５】
このように、冷媒流路開閉弁を閉弁するため、冷媒流路開閉弁により閉弁しない場合と比較して、蒸発器を長時間低圧に保つことができ、冷却継続時間の延長が可能となる。
【００１６】
さらに、請求項２に係る発明は、液溜器が、蓄冷材を備えているため、圧縮機が停止して蒸発器が冷却を継続した際に、液溜器では、蓄冷材が蒸発器からの冷媒の吸熱を行って、低圧冷媒の圧力上昇を抑えることができる。
【００１７】
よって、蒸発器における冷却を、より長く維持することができる。あるいは、蓄冷材による冷却作用の分だけ、冷却維持に必要な冷媒量を抑えて、液溜器の小型化、ひいては冷凍サイクル装置の小型化を図ることができる。
【００１８】
また、請求項３に係る発明は、開閉制御手段は、圧縮機の停止時に、液冷媒検出手段の検出に基づいて液溜器の液状冷媒量があらかじめ設定された設定量以上の場合に冷媒流路開閉弁を閉弁させるようにした。
【００１９】
このため、冷媒流路開閉弁を閉じた際に、蒸発器および液溜器側に貯留される冷媒量を確保して、圧縮機の停止時における冷却継続時間を確実に確保することができる。
【００２０】
また、請求項４に係る発明は、開閉制御手段は、圧縮機の停止時に、液溜器の貯留量が設定量未満の場合は、冷媒流路開閉弁を開弁状態に維持し、設定量以上となるか、または圧縮機の作動停止からの経過時間が設定時間を超えた場合に、冷媒流路開閉弁を閉弁させるようにした。
【００２１】
このため、液溜器における液冷媒貯留量が設定量未満の場合には、冷媒流路開閉弁の閉弁タイミングを遅らせることで、圧力差に基づいて、凝縮器側の冷媒が蒸発器側に流れ込み、圧縮機停止時の冷却維持に必要な冷媒量を確保して、冷房維持時間を、より確実に確保できる。
【００２２】
しかも、液溜器における液冷媒貯留量が設定量未満であっても、圧縮機の作動停止からの経過時間が設定時間を越えると、冷媒流路開閉弁を閉じるようにした。このため、上述のように冷媒流路開閉弁の閉弁タイミングを遅らせることで冷媒流路開閉弁の下流に冷却に十分な液冷媒量が既に確保できる時間経過後は、冷媒流路開閉弁を閉じることで、冷媒流路開閉弁の下流の液圧上昇を抑えて、冷却維持をより確実に行うことができる。
【００２３】
請求項５に係る発明は、開閉制御手段は、冷媒流路開閉弁を閉じた際には、冷媒ポンプを作動させて液溜器に貯留した液冷媒を蒸発器に供給するようにした。このため、低圧液状の冷媒をより長期に亘って蒸発器に供給し、圧縮機停止時の冷却継続時間をより長く確保することが可能となる。
【００２４】
請求項６に係る発明は、液溜器と圧縮機との間に逆止弁を設けたため、圧縮機の停止時に圧縮機から高圧の冷媒が液溜器側へ逆流するのを防止して、蒸発器側を、より確実に低圧に維持して、圧縮機停止時の冷却継続をより確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は実施例１の冷凍サイクル装置Ａを示す回路図である。
【図２】図２は実施例１の冷凍サイクル装置Ａに用いた液溜器７０を示す断面である。
【図３】図３は実施例１の冷凍サイクル装置Ａにおける冷却継続制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４は冷却継続制御の他の処理の流れを示すフローチャート図である。
【図５】図５は冷却継続制御の他の処理の流れを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
本発明の実施の形態の冷凍サイクル装置は、圧縮機（１０）、凝縮器（２０）、膨張器（３０）、蒸発器（４０）が冷媒流路（５０）により順次環状に接続され、前記圧縮機（１０）から吐出されて前記凝縮器（２０）および前記膨張器（３０）を経た冷媒が前記蒸発器（４０）で吸熱するようにした冷凍サイクル装置であって、
前記蒸発器（４０）の下流側に設けられ、前記冷媒を貯留可能であるとともに前記蒸発器（４０）へ供給可能な液溜器（７０）と、
この液溜器（７０）に貯留された液状冷媒量を検出する液冷媒検出手段（１０２）と、
前記膨張器（３０）と前記蒸発器（４０）との間で前記冷媒流路（５０）を開閉する冷媒流路開閉弁（６０）と、
前記圧縮機（１０）の駆動時に、前記冷媒流路開閉弁（６０）を開弁させ、前記圧縮機（１０）の停止時に、前記液冷媒検出手段（１０２）の検出に基づいて前記冷媒流路開閉弁（６０）を閉弁させる開閉制御手段（１００）と、
を備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【実施例１】
【００２８】
以下に、図１〜図３に基づいて、実施例１の冷凍サイクル装置Ａについて説明する。
（構成）
まず、実施例１の冷凍サイクル装置Ａの構成について説明する。
【００２９】
図１に示す実施例１の冷凍サイクル装置Ａは、車両の空調装置に用いられており、圧縮機１０、凝縮器２０、膨張器３０、蒸発器４０が冷媒流路５０により順次環状に接続されている。
【００３０】
なお、冷媒流路５０は、圧縮機１０の出口と凝縮器２０の入口とを接続する第１流路５１と、凝縮器２０の出口と膨張器３０の入口とを接続する第２流路５２と、膨張器３０の出口と蒸発器４０の入口とを接続する第３流路５３と、蒸発器４０の出口と圧縮機１０の入口とを接続する第４流路５４とを備えている。
【００３１】
圧縮機１０は、エンジンルーム（図示省略）に配置されてエンジンＥｎｇにより駆動され、冷凍サイクル装置Ａ内の冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。
【００３２】
凝縮器２０は、エンジンルーム（図示省略）に配置されて、圧縮機１０により高温高圧に圧縮された冷媒を、外気との熱交換により冷却して液化する。
【００３３】
膨張器３０は、高圧の液状冷媒を、膨張弁やオリフィスをくぐらすことにより、減圧と流量制御を行い、低温・低圧の液状冷媒にする。
【００３４】
蒸発器４０は、車室内に配置された空調ユニット（図示省略）内に配置され、空調ユニット内を流れる車室内の空気と熱交換を行うことで、低温・低圧の液状冷媒を蒸発させて、低温・低圧のガス冷媒とするものであり、これにより車室空気を冷却して車室の冷房を行う。
【００３５】
さらに、膨張器３０と蒸発器４０との間の第３流路５３には、この第３流路５３を開閉する冷媒流路開閉弁６０が設けられている。この冷媒流路開閉弁６０の開閉は、後述する空調制御回路（開閉制御手段）１００により制御される。
【００３６】
また、蒸発器４０と圧縮機１０とを接続する第４流路５４の途中には、冷媒を貯留可能な液溜器７０が設けられている。
【００３７】
この液溜器７０は、図２に示すように、冷媒を貯留可能な筒状のタンク本体７１と、このタンク本体７１の外周に設けられ、タンク本体７１に貯留された冷媒と熱交換可能な蓄冷材７２とを備えている。なお、蓄冷材７２としては、水と高吸水性樹脂（ポリアクリ酸ナトリウム）を含むものや、パラフィンなど周知のものを用いる。
【００３８】
また、図示のように、第４流路５４の上流側の管５４ａは、タンク本体７１の上部に開口されており、一方、第４流路５４の下流側の管５４ｂは、タンク本体７１の上部の開口端５４ｃから下方に延在され、タンク本体７１の下部の湾曲部５４ｄで上方に湾曲されてタンク本体７１の上部から外部に導出されている。さらに、湾曲部５４ｄには、液状の冷媒を吸い込むための吸入孔５４ｅが穿設されている。
【００３９】
タンク本体７１の底部には、冷媒ポンプ８０が設けられている。この冷媒ポンプ８０に接続された吐出路８１は、図１に示すように、蒸発器４０の上流の第３流路５３の途中に接続されており、冷媒ポンプ８０により吸引した液溜器７０に貯留された液状の冷媒は、第３流路５３に吐出される。
【００４０】
また、吐出路８１の途中には、冷媒の流れる方向を冷媒ポンプ８０から第３流路５３の方向のみに制限する逆止弁８２が設けられている。さらに、第４流路５４の下流側の管５４ｂの途中にも、冷媒の流れる方向を液溜器７０から圧縮機１０の方向のみに制限する逆止弁５５が設けられている。
【００４１】
前述した冷媒ポンプ８０および冷媒流路開閉弁６０の作動は、空調制御回路（開閉制御手段）１００により制御される。
【００４２】
この空調制御回路１００は、図外の空調装置の制御を行うもので、車室温度、車外温度などを検出するセンサ群１０１に接続され、その検出に基づいて、空調装置（図示省略）の作動を制御する。
【００４３】
さらに、空調制御回路１００は、上述の空調装置（図示省略）の制御において、いわゆるアイドリングストップ制御に伴って圧縮機１０が停止した際に、蒸発器４０による冷却作動を継続させるための冷却継続制御を行う。なお、アイドリングストップ制御は、走行中の一時的な停車を検出した際に、エンジンＥｎｇの駆動を停止させ、発進操作を検出した際にはエンジンＥｎｇを始動させる制御である。空調制御回路１００では、アイドリングストップ制御時に、エンジンＥｎｇの駆動などを制御する総合コントローラ（図示省略）から空調制御回路１００にアイドリングストップ信号ｓｓｔが入力され、信号ｓｓｔが入力されている間、冷却継続制御を行う。
【００４４】
そして、空調制御回路１００は、この冷却継続制御にあっては、上述したセンサ群１０１に含まれる液冷媒センサ（液冷媒検出手段）１０２からの入力および図示しないタイマのカウント値に基づいて、冷媒流路開閉弁６０および冷媒ポンプ８０の作動を制御する。
【００４５】
なお、液冷媒センサ１０２は、液溜器７０内に設置され、タンク本体７１内に、液状冷媒があらかじめ設定された設定量ｓｅｒ以上存在するか否かを検出するもので、例えば、冷媒に浮くフロートを備えたものや、高さ方向のある程度の範囲に亘って液の有無を電気的に検出するセンサなどを用いて、液状冷媒の液面の高さを検出するものを用いることができる。
【００４６】
以下に、図３のフローチャートに基づいて、空調制御回路１００による冷却継続制御における処理の流れを説明する。なお、冷却継続制御の非実行時である初期状態では、冷媒流路開閉弁６０は開弁状態、冷媒ポンプ８０は停止状態、タイマのカウント値ｔｃは０となっている。
【００４７】
まず、ステップＳ１では、アイドリングストップ信号ｓｓｔの入力の有無を判定し、このアイドリングストップ信号ｓｓｔの入力があった場合に、ステップＳ２以降の冷却継続制御のための処理を実行し、その入力がない場合は、冷却継続制御を実行することなく、処理を終える。
【００４８】
ステップＳ２では、冷媒ポンプ８０の駆動を開始させるとともに、タイマのカウントアップを開始した後、ステップＳ３に進む。
【００４９】
ステップＳ３では、液冷媒センサ１０２の出力に基づいて、液溜器７０内の液状冷媒量が設定量ｓｅｒ以上であるか否か判定し、設定量ｓｅｒ以上の場合はステップＳ３に進み、設定量ｓｅｒ未満の場合はステップＳ７に進む。この設定量ｓｅｒは、車種に応じ実験により決定するもので、この設定量ｓｅｒは、想定されるアイドリングストップを実行する時間だけ冷房を継続できる量であって、車室容積や、空調装置の種別や、蓄冷材７２の蓄冷能力などに応じ、車種ごとに決定される。
【００５０】
ステップＳ４では、冷媒流路開閉弁６０を閉弁させ、その後、ステップＳ５に進む。
【００５１】
ステップＳ５では、アイドリングストップ信号ｓｓｔの入力が停止したか否か判定し、停止した場合はステップＳ６に進み、停止しない場合は、ステップＳ４の冷媒流路開閉弁の閉弁状態を維持する。
【００５２】
アイドリングストップ信号ｓｓｔの入力が停止した場合に進むステップＳ６では、冷媒ポンプ８０の駆動を停止し、冷媒流路開閉弁６０を初期の開弁状態に戻し、タイマのカウントアップを停止する。
【００５３】
一方、ステップＳ３において液状冷媒量が設定量ｓｅｒ未満である場合に進むステップＳ７では、ステップＳ２においてカウントアップを開始したタイマのカウント値ｔｃが、あらかじめ設定された設定値ｔｓを越えたか否か判定し、設定値ｔｓを越えた場合はステップＳ４に進み、設定値ｔｓを越えない場合は、ステップＳ７の判定を繰り返す。
【００５４】
ここで、設定値ｔｓは、あらかじめ実験に基づいて設定した時間であり、この時間は、アイドリングストップ時に冷房を設定時間継続させるのに必要な量の冷媒が、凝縮器２０側の高圧と蒸発器４０側の低圧との圧力差に基づいて、液溜器７０に移動するのに必要な時間であって、車両や空調装置により異なるが、１，２秒に満たない程度の短時間である。
（作用）
次に、実施例１の作用を説明する。
【００５５】
＜走行時（非アイドリングストップ時）＞
エンジンＥｎｇを駆動させている走行時には、圧縮機１０が駆動しており、圧縮機１０は、冷媒を高温高圧に圧縮して吐出する。この高温高圧の冷媒は、凝縮器２０において外気と熱交換（冷却）されて液化して、膨張器３０に送られる。膨張器３０では、冷媒が減圧されて低温・低圧の液状となり、さらに、冷媒は、蒸発器４０において、車室内の空気と熱交換され、車室内空気を冷却するとともに、蒸発して低温・低圧のガス冷媒となり、液溜器７０を通って圧縮機１０に吸引される。
【００５６】
また、液溜器７０では、冷媒が蓄冷材７２から吸熱し、蓄冷材７２が冷却される。そして、車室内の空調が安定してくると、蒸発器４０の負荷が下がるため、冷媒は液溜器７０のタンク本体７１内に液化して蓄えられる。
【００５７】
すなわち、液溜器７０にあっては、第４流路５４の上流側の管５４ａからタンク本体７１に流入した冷媒は、液化した冷媒がタンク本体７１の下部に溜まり、気化した冷媒はタンク本体７１の上部に溜まる。そして、上部の気化した冷媒は、下流側の管５４ｂの開口端５４ｃから吸入され、湾曲部５４ｄの吸入孔５４ｅにおいてタンク本体７１の下部の液状冷媒を僅かに吸い込んで混合されながら圧縮機１０に吸入される。なお、冷媒には潤滑油が含まれており、この潤滑油成分を圧縮機１０に供給するために吸入孔５４ｅから液状冷媒を吸い込むようにしている。
【００５８】
＜アイドリングストップ時＞
車両の停車時に、図示を省略した総合コントローラの制御に基づいて、アイドリングストップ制御が実行された際には、エンジンＥｎｇの駆動を停止するのに伴い圧縮機１０の駆動が停止され、圧縮機１０からの高圧冷媒の吐出が停止される。
【００５９】
このとき、空調制御回路１００は、アイドリングストップ信号ｓｓｔの入力を受けて、冷媒ポンプ８０の駆動を開始するとともに、タイマのカウントアップを開始する（ステップＳ１からＳ２の処理）。
【００６０】
そして、このとき液溜器７０における液状冷媒量があらかじめ設定された設定量ｓｅｒ以上の場合、冷媒流路開閉弁６０が閉じられる（ステップＳ３からＳ４の処理）。
【００６１】
したがって、液溜器７０に貯留された低圧の液状冷媒が冷媒ポンプ８０に吸入されて吐出路８１から第３流路５３を介して蒸発器４０に供給される。これにより、蒸発器４０では、液状冷媒の蒸発が継続され、蒸発器４０による冷却を維持することができる。
【００６２】
また、このとき、冷媒流路開閉弁６０が閉弁されており、かつ、圧縮機１０の上流の第４流路５４に逆止弁５５が設けられているため、圧縮機１０および凝縮器２０側の高圧の冷媒と、蒸発器４０および液溜器７０側の低圧の冷媒とは、圧力差による冷媒の移動が規制され、蒸発器４０側では低圧に維持される。
【００６３】
加えて、液溜器７０では、蒸発器４０で気化した冷媒が流入するが、蓄冷材７２により吸熱を行うため、低圧冷媒の圧力上昇を抑えることができ、これによっても、蒸発器４０における冷却力を、より長く維持することができる。
【００６４】
一方、アイドリングストップの開始時に、液溜器７０の液状冷媒量が設定量ｓｅｒ未満である場合、この貯留量が設定量ｓｅｒ以上となるか、タイマのカウント値ｔｃが設定値ｔｓ以上となるかするまで冷媒流路開閉弁６０の閉弁を待った後、冷媒流路開閉弁６０を閉弁させる。すなわち、図３のフローチャートでは、ステップＳ３およびＳ７においてＹＥＳと判定されるまで、両判定を繰り返し、いずれかのＹＥＳ判定でステップＳ４へ進む流れとなる。
【００６５】
このため、液溜器７０における液状冷媒量が不足している場合、この液状冷媒量が設定量ｓｅｒを超えるまでは、冷媒流路開閉弁６０の開弁状態が維持されることから、凝縮器２０側と蒸発器４０側との圧力差により、凝縮器２０側の冷媒が蒸発器４０へ流入する。
【００６６】
そして、このような圧力差による冷媒の移動は、液溜器７０の液状冷媒量が設定値以上となるか、アイドリングストップ時における設定時間の冷房維持を行なうのに必要な量の冷媒が移動するのに要する時間が経過した時点（タイマのカウント値ｔｃが設定値ｔｓとなった時点）で、冷媒流路開閉弁６０が閉じることで停止される。
【００６７】
よって、アイドリングストップ時に、冷媒流路開閉弁６０の下流側において冷媒流路開閉弁６０と逆止弁５５との間における冷媒量が不足することがなく、設定時間内の冷却継続を行うことができる。
【００６８】
（実施例１の効果）
以上説明した実施例１の冷凍サイクル装置Ａは、以下に列挙する効果を奏する。
【００６９】
ａ）蒸発器４０の下流側に液溜器７０を設け、膨張器３０と蒸発器４０との間に冷媒流路開閉弁６０を設け、液溜器７０に液冷媒センサ１０２を設け、冷媒流路開閉弁６０を開閉させる空調制御回路１００は、圧縮機１０の駆動時には、冷媒流路開閉弁６０を開弁させ、圧縮機１０の停止時には、液冷媒センサ１０２の検出に基づいて冷媒流路開閉弁６０を閉弁させるようにした。
【００７０】
したがって、アイドリングストップ制御によりエンジンＥｎｇの駆動停止に伴って圧縮機１０が停止した際には、冷媒流路開閉弁６０を閉弁して蒸発器４０側を低圧に保ち、冷房を継続することができる。
【００７１】
ｂ）液溜器７０は、蓄冷材７２を備えているため、圧縮機１０の作動時には、蒸発器４０で蒸発して低温・低圧のガス状となった冷媒により蓄冷材７２を冷却できる。
【００７２】
したがって、アイドリングストップにより圧縮機１０が停止した際には、液溜器７０では、蓄冷材７２が蒸発器４０からの冷媒の吸熱を行って、低圧冷媒の圧力上昇を抑えることができる。
【００７３】
よって、タンク本体７１の容量が同じであれば、蒸発器４０における冷却力を、より長く維持することができる。あるいは、蓄冷材７２による冷却作用の分だけ、アイドリングストップ時に必要な冷媒量を抑えて、タンク本体７１の必要容量を抑え、液溜器７０の小型化、ひいては冷凍サイクル装置Ａの小型化を図ることができる。
【００７４】
ｃ）空調制御回路１００は、アイドリングストップにより圧縮機１０を停止させた時に、液冷媒センサ１０２の検出に基づいて液溜器７０の液状冷媒量があらかじめ設定された設定量ｓｅｒよりも多い場合に冷媒流路開閉弁６０を閉弁させるようにした。
【００７５】
このため、冷媒流路開閉弁６０を閉じた際に、蒸発器４０および液溜器７０側に貯留される冷媒量を確保して、アイドリングストップ時における冷房維持時間を確実に確保することができる。
【００７６】
ｄ）空調制御回路１００は、アイドリングストップにより圧縮機１０が停止した時に、液溜器７０における液状冷媒量が、設定量ｓｅｒ未満の場合は冷媒流路開閉弁６０を開弁状態に維持し、設定量ｓｅｒ以上となるかまたは圧縮機１０の作動停止から設定値ｔｓの時間が経過した場合は、冷媒流路開閉弁６０を閉弁させるようにした。
【００７７】
このため、液溜器７０における液状冷媒量が設定量ｓｅｒ未満の場合には、冷媒流路開閉弁６０の閉弁タイミングを遅らせることで、圧力差に基づいて、凝縮器２０側の冷媒が蒸発器４０側に流れ込み、アイドリングストップ時の冷房維持に必要な冷媒量を確保して、冷房維持時間を、より確実に確保できる。
【００７８】
しかも、液溜器７０における液状冷媒量が設定量ｓｅｒ未満であっても、圧縮機１０の作動停止からの経過時間が設定値ｔｓを越えると、冷媒流路開閉弁６０を閉じるようにした。このため、上述のように冷媒流路開閉弁６０の閉弁タイミングを遅らせることで冷媒流路開閉弁６０の下流にはアイドリングストップ時の冷房に十分な冷媒量が確保された時点で、冷媒流路開閉弁６０を閉じることで、冷媒流路開閉弁６０の下流の液圧上昇を抑えて、冷房維持をより確実に行うことができる。
【００７９】
ｅ）液溜器７０には、貯留した液状冷媒を蒸発器４０の入口に送る冷媒ポンプ８０を備え、空調制御回路１００は、圧縮機１０の停止時に冷媒ポンプ８０を作動させるようにした。このため、低圧液状の冷媒をより長期に亘って蒸発器４０に供給し、アイドリングストップ時の冷房維持時間をより長く確保することが可能となる。
【００８０】
ｆ）液溜器７０と圧縮機１０とを接続する第４流路５４の途中に逆止弁５５を設けたため、アイドリングストップ時に、高圧の冷媒が圧縮機１０から液溜器７０側へ逆流するのを防止して、蒸発器４０側を、より確実に低圧に維持して、アイドリングストップ時の冷房維持をより確実に行うことができる。
【００８１】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例１について詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および実施例１に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００８２】
例えば、実施例１では、本発明の冷媒サイクル装置を車両の空調装置に適用した例を示したが、その適用範囲は、車両に限定されるものではなく、家庭用、産業用の空調装置など、他の冷却が必要な機器にも適用できる。すなわち、圧縮機が停止した状態でも蒸発器による冷却を持続させたいものであれば適用可能である。
【００８３】
また、圧縮機の動力源も、エンジンに限らず、電動機などの他の動力源を用いてもよい。例えば、電動車両などにおいても、モータを停止させて圧縮機を停止させた状態で冷房を行なうことができる。
【００８４】
また、実施例１では、液溜器７０において、蓄冷材７２をタンク本体７１の外側に設けた例を示したが、蓄冷材７２は、タンク本体７１の内部に設けてもよい。さらには、液溜器７０に、蓄冷材７２を設けなくてもよい。この場合でも、液溜器７０に、アイドリングストップを行なっている間、冷房を行うことができる冷媒量を確保することで、冷房を維持できる。
【００８５】
また、冷媒流路開閉弁の開閉制御の処理の流れについては、実施例１で示したものに限定されず、圧縮機の停止時に液冷媒検出手段の検出に基づいて冷媒流路開閉弁を閉弁させるものであれば、他の処理の流れとしてもよい。具体的には、液冷媒検出手段が、液溜器の冷媒量を比例的に検出可能である場合、その量に応じて、量が少ないほど閉弁のタイミングを遅らせるようにしてもよい。
【００８６】
あるいは、実施例１では、圧縮機の停止時の検出液状冷媒量が設定量ｓｅｒに満たない場合は、設定量ｓｅｒが検出されるか、設定値ｔｓの時間が経過するまで開弁状態に維持したが、検出冷媒量が設定量ｓｅｒに満たない場合は、これらのいずれか一方のみの場合に閉弁させるようにしてもよい。すなわち、図４のフローチャートに示すように、ステップＳ２０２では、冷媒ポンプ８０の駆動を開始のみ行い、次のステップＳ２０３において、冷媒量が設定量ｓｅｒ未満の場合はステップＳ２０３の判断を繰り返すようにしてもよい。また、図５のフローチャートに示すように、ステップＳ３０７においてカウント値ｔｃが設定値ｔｓに満たない場合は、ステップＳ３０７の判断を繰り返すようにしてもよい。
【００８７】
また、実施例１では、冷媒ポンプは、圧縮機を停止させると直ちに駆動させる例を示したが、少なくとも、冷媒流路開閉弁を閉じた際に駆動させればよく、冷媒流路開閉弁の閉弁に連動して駆動を開始させてもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０ 圧縮機
２０ 凝縮器
３０ 膨張器
４０ 蒸発器
５０ 冷媒流路
６０ 冷媒流路開閉弁
７０ 液溜器
７２ 蓄冷材
８０ 冷媒ポンプ
１００ 空調制御回路（開閉制御手段）
１０２ 液冷媒センサ（液冷媒検出手段）
Ａ 冷凍サイクル装置
Ｅｎｇ エンジン
ｓｅｒ 設定量
ｔｓ 設定値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発器が冷媒流路により順次環状に接続され、前記圧縮機から吐出されて前記凝縮器および前記膨張器を経た冷媒が前記蒸発器で吸熱するようにした冷凍サイクル装置であって、
前記蒸発器の下流側に設けられ、前記冷媒を貯留可能であるとともに前記蒸発器へ供給可能な液溜器と、
この液溜器に貯留された液状冷媒量を検出する液冷媒検出手段と、
前記膨張器と前記蒸発器との間で前記冷媒流路を開閉する冷媒流路開閉弁と、
前記圧縮機の駆動時に、前記冷媒流路開閉弁を開弁させ、前記圧縮機の停止時に、前記液冷媒検出手段の検出に基づいて前記冷媒流路開閉弁を閉弁させる開閉制御手段と、
を備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記液溜器は、前記冷媒により蓄冷可能な蓄冷材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記開閉制御手段は、前記圧縮機の停止時に、前記液冷媒検出手段の検出に基づき、前記液溜器の液状冷媒量があらかじめ設定された設定量以上の場合に、前記冷媒流路開閉弁を閉弁させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記開閉制御手段は、前記圧縮機の停止時に、前記液溜器の液状冷媒量が前記設定量未満の場合は、前記冷媒流路開閉弁を開弁状態に維持し、前記設定量以上または前記圧縮機の停止からの経過時間があらかじめ設定した設定時間を超えた場合に、前記冷媒流路開閉弁を閉弁させることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記液溜器の前記液状冷媒を前記蒸発器の入口に送る冷媒ポンプを備え、
前記開閉制御手段は、前記（圧縮機の停止時に）冷媒流路開閉弁を閉じたときに前記冷媒ポンプを作動させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷媒流路において、前記液溜器と前記圧縮機との間に、前記冷媒が流れる方向を前記液溜器から前記圧縮機の方向のみに制限する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発器が冷媒流路により順次環状に接続され、前記圧縮機から吐出されて前記凝縮器および前記膨張器を経た冷媒が前記蒸発器で吸熱するようにした冷凍サイクル装置であって、
前記蒸発器の下流側に設けられ、前記冷媒を貯留可能であるとともに前記蒸発器へ供給可能な液溜器と、
この液溜器に貯留された液状冷媒量を検出する液冷媒検出手段と、
前記膨張器と前記蒸発器との間で前記冷媒流路を開閉する冷媒流路開閉弁と、
前記圧縮機の駆動時に、前記冷媒流路開閉弁を開弁させ、前記圧縮機の停止時に、前記液冷媒検出手段の検出に基づいて前記冷媒流路開閉弁を閉弁させる開閉制御手段と、
を備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記液溜器は、前記冷媒により蓄冷可能な蓄冷材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記開閉制御手段は、前記圧縮機の停止時に、前記液冷媒検出手段の検出に基づき、前記液溜器の液状冷媒量があらかじめ設定された設定量以上の場合に、前記冷媒流路開閉弁を閉弁させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記開閉制御手段は、前記圧縮機の停止時に、前記液溜器の液状冷媒量が前記設定量未満の場合は、前記冷媒流路開閉弁を開弁状態に維持し、前記設定量以上または前記圧縮機の停止からの経過時間があらかじめ設定した設定時間を超えた場合に、前記冷媒流路開閉弁を閉弁させることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記液溜器の前記液状冷媒を前記蒸発器の入口に送る冷媒ポンプを備え、
前記開閉制御手段は、前記（圧縮機の停止時に）冷媒流路開閉弁を閉じたときに前記冷媒ポンプを作動させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷媒流路において、前記液溜器と前記圧縮機との間に、前記冷媒が流れる方向を前記液溜器から前記圧縮機の方向のみに制限する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１６２１２５（Ｐ２０１２−１６２１２５Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２４７０（Ｐ２０１１−２２４７０）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
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