JP2000002466A

JP2000002466A - 車両用空調装置のコンプレッサ保護装置

Info

Publication number: JP2000002466A
Application number: JP16788798A
Authority: JP
Inventors: Takeo Shimizu; 健夫清水; Satoru Nakajima; 悟中島
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2000-01-07
Anticipated expiration: 2018-06-16
Also published as: JP2992818B1

Abstract

(57)【要約】【課題】低熱負荷時においてもコンプレッサ内に必要
量のオイルが確保されるようにし、コンプレッサの焼き
付きを防ぐ車両用空調装置のコンプレッサ保護装置を提
供する。【解決手段】可変容量コンプレッサの駆動直後の吐出
量が多くなる特性を利用し、可変容量コンプレッサを断
続運転させることでコンプレッサに充分なオイルを供給
する。共通のコンプレッサから複数のエバポレータへ冷
媒を分岐して流す冷媒サイクルにおいては、コンプレッ
サの一時的な停止時間が長くなるほど稼動直後の吐出量
が多くなる特性を利用し、一部のエバポレータへの冷媒
供給が抑えられた場合に、コンプレッサの断続運転にお
ける停止時間を長くする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷媒サイクルに
用いるコンプレッサとして可変容量コンプレッサを用い
た車両用空調装置に関し、特にコンプレッサ内のオイル
残量を確保するようにしたコンプレッサ保護装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】コンプレッサの潤滑オイルが不足する
と、コンプレッサの焼き付きなどの大きなトラブルの原
因となる。このため、従来においては、特開昭４９ー３
４６０４号公報や特開昭５８ー１５２１８７号公報等の
対策が講じられている。

【０００３】前者は、始動時にコンプレッサの各摺動部
への潤滑オイルの供給が充分でない場合にコンプレッサ
が駆動されるとトラブルを発生する恐れがあることか
ら、これを防ぐために、スタータの回転時で、且つ、ス
タータの低温始動性に支障がない一定温度以上でコンプ
レッサを動かして摺動部へ潤滑オイルを供給するように
したものである。

【０００４】また、後者は、コンプレッサの起動初期に
フォーミングが原因で冷媒と共に潤滑オイルが排出さ
れ、コンプレッサ内のオイルが低下してしまうことか
ら、潤滑オイルの排出を低減するためにコンプレッサの
起動直後は低速又は中速の回転数で一定時間コンプレッ
サを回転し、その後に高速回転するようにしたものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、可変容量コ
ンプレッサを用いた車両用空調装置の冷媒サイクルで
は、上述した場合とは異なる場合でもコンプレッサ内の
オイルが不足してしまうことが懸念されている。

【０００６】つまり、可変容量コンプレッサを用いた冷
媒サイクルでは、冷媒サイクルに充分なオイルを充填
し、コンプレッサの稼動によって冷媒と共にオイルを循
環させることによってコンプレッサにオイルを供給する
構成となっている。しかも、可変容量コンプレッサを用
いた冷媒サイクルは、コンプレッサの連続運転が予定さ
れており、低熱負荷時においても吐出容量が抑えられた
状態でコンプレッサが運転され続ける。このため、低熱
負荷時においては、サイクル内の冷媒流量が少なくなる
ため、コンプレッサへのオイル供給量が減り、コンプレ
ッサの焼き付きを誘発することが懸念されている。

【０００７】そこで、この発明においては、低熱負荷時
においてもコンプレッサ内に必要量のオイルが確保され
るようにし、もって、コンプレッサの焼き付きを防ぐよ
うにした車両用空調装置のコンプレッサ保護装置を提供
することを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、昨今用いられている可変容量コンプレッ
サが、一時的な停止状態から稼動した直後においては、
冷媒の吐出量が多くなり、また、コンプレッサの一時的
な停止時間が長くなるほど稼動直後の吐出量が多くなる
点に着目し、このようなコンプレッサの特性を利用する
ことで低熱負荷時においても必要量のオイルをコンプレ
ッサに供給できるようにしたことにある。

【０００９】即ち、本発明にかかる車両用空調装置のコ
ンプレッサ保護装置は、要求される吐出容量に拘わらず
駆動直後においては吐出容量が多くなる可変容量コンプ
レッサを備え、このコンプレッサから吐出される冷媒の
状態変化を利用して車室内に供給する空気を空調する冷
媒サイクルと、前記冷媒サイクルの稼動を要請する手段
と、外気温度が所定の温度以下であることを判定する温
度判定手段と、前記冷媒サイクルの稼動が要請されてお
り、前記温度判定手段により外気温度が所定温度以下で
あると判定された場合に、前記可変容量コンプレッサを
断続運転させる駆動手段とを具備することを特徴として
いる（請求項１）。

【００１０】ここで、駆動手段は、前記冷媒サイクルの
稼動が要請されており、前記判定手段により外気温度が
所定温度よりも大きいと判定された場合に、可変容量コ
ンプレッサを連続運転させる手段を加えるとよい（請求
項２）。

【００１１】従来の可変容量コンプレッサを用いた冷媒
サイクルにおいては、稼動要請があれば熱負荷に応じて
吐出容量を変えながらコンプレッサが連続運転されるも
のであった。このようなコンプレッサの運転中に外気温
度が所定の温度以下になると、あるいは、起動当初から
外気温度が所定の温度以下であると、エバポレータに対
する熱負荷が小さくなってコンプレッサへのオイル供給
が悪くなると考えられることから、コンプレッサ内の残
量オイルが必要量を下回る恐れがある。しかしながら、
この発明では、コンプレッサが断続運転されるので、一
時的な停止状態からコンプレッサが駆動される度に、そ
の直後においては吐出容量が大きくなってサイクル内の
オイルが勢いよく押し流され、コンプレッサに導かれ
る。

【００１２】また、共通するコンプレッサから複数のエ
バポレータへ冷媒を分岐して流す冷媒サイクルにあって
は、一部のエバポレータへの冷媒供給が抑えられると、
このエバポレータ内に冷媒が寝込んでしまうことから、
寝込んだ冷媒中のオイルがコンプレッサに戻らなくな
り、コンプレッサへのオイル供給量が低減する。この場
合には、断続運転を行なうにしても、寝込んだオイル分
だけコンプレッサに供給されるオイルの絶対量が少なく
なるため、全エバポレータに冷媒を循環させる場合と同
様の断続運転では必要量のオイルを供給できなくなる。

【００１３】そこで、可変容量コンプレッサの駆動直後
の吐出容量が一時的な停止時間の長いほど多くなるとい
う特性を利用し、一部の空調通路に配されたエバポレー
タへの冷媒供給が抑えられる運転状態にあるか否かを判
定する運転状態判定手段を設け、この運転状態判定手段
によって一部のエバポレータへの冷媒供給が抑えられる
運転状態にあると判定された場合に、コンプレッサの断
続運転における停止時間を、全エバポレータへ冷媒が供
給される運転状態と比べて長くすることが好ましい（請
求項３）。

【００１４】このような構成によれば、一部のエバポレ
ータへの冷媒供給が抑えられてオイルが寝込んだ場合で
も、コンプレッサの断続運転における停止時間が長くな
るので、コンプレッサの駆動直後の吐出容量は停止時間
が短い場合と比べて大きなものとなり、寝込んだ分だけ
実際に循環しているオイルが減っているにも拘わらず、
コンプレッサに対して充分にオイルを供給することがで
きる。

【００１５】さらに、内外気の導入割合の変更によって
エバポレータにかかる熱負荷が変更されると、サイクル
の冷媒流量が変更されることから、これに応じて断続運
転も変更することが望ましい。例えば、一部のエバポレ
ータへの冷媒供給が抑えられている場合に、他のエバポ
レータを有する空調通路のインテーク装置が内気導入側
へ変更されるほどエバポレータの熱負荷が増大するの
で、この場合には、コンプレッサの断続運転の停止時間
を短くするとよい（請求項４）。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。図１において、ツインタイプの車両
用空調装置が示され、このツインタイプ車両用空調装置
は、前席側空間を主として空調する前席側空調ユニット
１と後席側空間を主として空調する後席側空調ユニット
２とを有している。

【００１７】前席側空調ユニット１は、空調ダクト３の
最上流側に内外気切替装置４が設けられ、この内外気切
替装置４は内気入口５と外気入口６とが分かれた部分に
内外気切替ドア７が配置され、この内外気切替ドア７を
アクチュエータ８により操作して空調ダクト３内に導入
する空気を内気と外気とに選択し、所望の吸入モードが
得られるようになっている。

【００１８】送風機９は、空調ダクト３内に空気を吸い
込んで下流側に送風するもので、この送風機９の後方に
はエバポレータ（フロントエバ）１０が配置されてい
る。このフロントエバ１０は、コンプレッサ１１、コン
デンサ１２、レシーバタンク１３、エクスパンションバ
ルブ１４と共に配管結合されて前席側冷却サイクルを構
成しており、前記コンプレッサ１１は、車両のエンジン
１５に電磁クラッチ１６を介して連結し、この電磁クラ
ッチ１６を断続することで稼働、停止するようになって
いる。

【００１９】コンプレッサ１１によって圧縮された高温
高圧の冷媒は、コンデンサ１２を通過する際に放熱して
凝縮され、エクスパンションバルブ１４によって断熱膨
張されて霧状の冷媒となる。この霧状の冷媒は、フロン
トエバ１０を通過する際に吸熱して蒸発気化する。この
ような冷媒の状態変化、即ち、フロントエバ１０におけ
る吸熱作用と、コンデンサ１２における放熱作用を繰り
返すことによって、フロントエバ１０を通過する空気を
冷却するようになっている。

【００２０】前記フロントエバ１０の後方には、図示し
ないヒータコアが配置され、このヒータコアの上流側に
は前席側エアミックスドアが設けられており、この前席
側エアミックスドアの開度を調節することで、前記ヒー
タコアを通過する空気とヒータコアをバイバスする空気
との割合が変えられ、これにより前席側空間へ吹き出す
空気の温度が制御されるようになっている。

【００２１】これに対して、後席側空調ユニット２は、
空調ダクト２０の最上流側に車室に開口する吸入口２１
のみが形成され、前席側空調ユニットのような内外気切
替装置は設けられていない。送風機２２は、空調ダクト
２０内に空気を吸い込んで下流側に送風するもので、こ
の送風機２２の後方にはエバポレータ（リアエバ）２３
が配置されている。このリアエバ２３は、前記コンプレ
ッサ１１、コンデンサ１２、及びレシーバタンク１３、
そして、このレシーバタンク１３と前記エクスパンショ
ンバルブ１４との間から分岐して設けられたエクスパン
ションバルブ２４と共に配管結合されて後席側冷却サイ
クルを構成している。

【００２２】したがって、コンプレッサ１１によって圧
縮された高温高圧の冷媒は、前記コンデンサ１２及びレ
シーバタンク１３を経てエクスパンションバルブ２４に
至り、ここで減圧膨張してリアエバ２３へ送られ、この
リアエバ２３を通過する際に空調ダクト２０内の空気と
熱交換する。このような冷媒の状態変化、即ち、リアエ
バ２３における吸熱作用と、コンデンサ１２における放
熱作用を繰り返すことによって、リアエバ２３を通過す
る空気を冷却するようになっている。

【００２３】また、リアエバ２３の後方には、図示しな
いヒータコアが配置され、このヒータコアの上流側には
後席側エアミックスドアが設けられており、この後席側
エアミックスドアの開度を調節することで、ヒータコア
を通過する空気とヒータコアをバイバスする空気との割
合が変えられ、これにより後席側空間への吹き出し空気
が温度制御されるようになっている。

【００２４】そして、内外気切替ドア７、コンプレッサ
１１の電磁クラッチ１６、送風機９、２２の回転速度
は、コントロールユニット３０からの出力信号に基づい
て制御される。このコントロールユニット３０は、前記
アクチュエータ８、電磁クラッチ１６、送風機９、２２
を駆動制御する駆動回路、これら駆動回路を制御するマ
イクロコンピュータ、このマイクロコンピュータに信号
を入力する入力回路等を有して構成された周知のもの
で、マイクロコンピュータは、中央演算処理（ＣＰ
Ｕ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。

【００２５】このコントロールユニット３０には、外気
温を検出する外気温センサ３１からの信号や、前席側空
調ユニット１の送風能力を設定する前席側送風能力設定
器３２、後席側空調ユニット２の送風能力を設定する後
席側送風能力設定器３３、冷媒サイクルを作動モードに
設定するＡ／Ｃスイッチ３４からの信号、インテーク装
置４による吸入モードを設定する吸入モード設定器３５
等からの信号等が入力される。

【００２６】図２において、前記冷媒サイクルのコンプ
レッサ制御例がフローチャートとして示されている。以
下、これを説明すると、コントロールユニット３０は、
ステップ５０において、Ａ／Ｃスイッチ３４が押されて
冷媒サイクルを稼動させる要請があるか否かを判定し、
ステップ５２において、前席側の送風機９が駆動されて
いるか否かを判定する。

【００２７】Ａ／Ｃスイッチ３４が投入されていない場
合、又は、Ａ／Ｃスイッチ３４が投入されて冷媒サイク
ルが稼動していても前席側の送風機９が駆動していない
場合には、ステップ５４へ進み、車室内の空調要請（冷
房要請など）がないものとしてコンプレッサ１１を停止
し、冷媒運転の有無を表示するＬＥＤを消灯する。

【００２８】Ａ／Ｃスイッチ３４の投入により冷媒サイ
クルの稼動要請があり、前席側の送風機９が駆動してい
る場合には、ステップ５６，５８へ進み、外気温が第１
の基準温度よりも低くなってコンプレッサ１１を稼動さ
せるには熱負荷が著しく小さい状態であるかどうかを判
定する。この例では、ハンチングを防ぐ必要から第１の
基準温度にヒステリシスを持たせてあり、外気温度が−
２℃以下に下がると極低熱負荷域（ＣＦ＝２）、１℃以
上に上がるとそれ以外の熱負荷域（ＣＦ＝１）としてい
る。

【００２９】極低熱負荷域（ＣＦ＝２）においては、コ
ンプレッサ１１の駆動によるエバポレータ１０の凍結の
恐れや、冷媒循環量の減少によるコンプレッサ１１への
オイル供給量の低下の恐れがある。そこで、外気温が第
１の基準温度よりも低くなる極低熱負荷域では、コンプ
レッサ１１の運転許容範囲外であるとみなしてコンプレ
ッサを停止状態とする。尚、この場合には、ＬＥＤを点
灯させた状態にしておく。

【００３０】これに対して、極低熱負荷域以外の熱負荷
域においては、基本的には、コンプレッサをできるだけ
連続運転させる制御が行なわれるが、冷媒サイクルに充
分なオイルが封入されているにも拘わらず、熱負荷の低
下によってコンプレッサ１１へのオイル供給が少なくな
ることを回避する制御が必要となる。

【００３１】そこで、ステップ６２において、外気温
（ＴAM）を第１の基準温度よりも高く設定された第２の
基準温度と比較する。この第２の基準温度は、外気温
（ＴAM）がこれよりも高い場合には、高熱負荷域とし、
低い場合には、低熱負荷域と判断するもので、コンプレ
ッサへのオイル供給量が冷房負荷の低下に伴って少なく
なることから、コンプレッサ内に必要量のオイルを維持
できなくなるような外気温度として定められている。こ
の例では、ハンチングを防止するために第２の基準温度
にヒステリシスを持たせてあり、外気温度の上昇過程で
の切り替わり点を１５℃、下降過程での切り替わり点を
１４℃としている。つまり、この制御での低熱負荷域
は、第１の基準温度と第２の基準温度との間の温度範囲
（−２℃から１４℃）として定められている。

【００３２】外気温度がこの基準温度よりも高い場合に
は、エバポレータの熱負荷が大きいことから、コンプレ
ッサ１１の吐出容量も大きくなり、コンプレッサを連続
運転しても充分にオイルが供給され続けるので、ステッ
プ６４へ進み、コンプレッサ１１の稼動状態を持続さ
せ、ＬＥＤを点灯させる。

【００３３】外気温度が低熱負荷域であれば、コンプレ
ッサが必要とするオイルが充分に供給されなくなる恐れ
もあることから、駆動直後において吐出量が多くなる可
変容量コンプレッサの特性を利用して次のようにコンプ
レッサを断続運転させる。

【００３４】先ず、上記構成のようなディアルエアコン
の場合には、後席側空調ユニット２の稼動の有無によっ
て冷媒の流れが異なる。つまり、後席側も前席側と同様
に空調が要請されていれば、コンプレッサで圧縮された
冷媒は、サブコンデンサ１２で放熱されてレシーバタン
ク１３で気液分離され、その後、それぞれの膨張弁１
４，２４へ分かれて流れる。前席側の膨張弁１４で減圧
された冷媒はフロントエバ１０を流れると共に後席側の
膨張弁２４で減圧された冷媒はリアエバ２３を流れ、各
々のエバポレータ１０，２３を通過する空気を冷却し、
しかる後に合流してコンプレッサ１１へ戻される。

【００３５】これに対して、送風機２２が停止して後席
側の空調要請がない場合には、リアエバ２３への熱負荷
がほとんどなくなるので、膨張弁２４の開度が絞られて
リアエバ２３への冷媒供給が殆どなくなる。この場合に
は、主として前席側冷媒サイクルでのみ冷媒が循環し、
後席側冷媒サイクルの冷媒循環は殆どない。

【００３６】このため、後席側の送風機２２が停止して
いる場合には、リアエバ２３に冷媒が寝込み、この冷媒
に含有しているオイルも同様に寝込み、コンプレッサに
供給されるオイルは、リアエバ２３に寝込んだ分だけ低
下することが懸念される。

【００３７】この場合に、インテーク装置４によって内
気導入が選択されてエバポレータ１０の熱負荷が大きく
なっているのであれば、前席側冷媒サイクルの冷媒流量
も多くなることからオイルの供給不足はあまり問題にな
らないが、外気導入が選択され、エバポレータ１０の熱
負荷が小さくなると、冷媒流量が低下してコンプレッサ
１１が必要とするオイルを充分に供給できなくなる。

【００３８】そこで、ステップ６６において、後席側の
送風機２２が駆動しているか否かを判定し、駆動してい
れば、ステップ６８へ進み、駆動時間（Ｔ１）を３００
秒、一時停止時間（Ｔ２）を１０秒と設定し、ステップ
７０でこの時間に基づきコンプレッサを断続運転する指
令信号を形成する。これに対して、後席側の送風機２２
が停止していれば、ステップ７２へ進み、インテーク装
置４が外気導入モードであるか否かを判定し、内気導入
モードであればエバポレータ１０の熱負荷が大きいこと
から前記ステップ６８へ進み、外気導入モードであれ
ば、エバポレータ１０の熱負荷が小さくなってオイルの
供給不足が一層心配されることから、ステップ７４へ進
む。そして、ステップ７４では、コンプレッサの一時停
止時間が長くなるほど駆動直後の吐出容量が大きくなる
ことから、駆動時間（Ｔ１）を３００秒、一時停止時間
（Ｔ２）を４５秒と設定し、ステップ７０においてこの
時間に基づきコンプレッサを断続運転するための指令信
号を形成する。

【００３９】尚、上述した駆動時間（Ｔ１）と停止時間
（Ｔ２）とは、予め実験によって導かれた値であり、次
のようにして決定した。先ず、コンプレッサ１１から吐
出された冷媒がフロントエバ１０及びリアエバ２３へ分
配送出されるディアル空調モードでの断続運転において
は、コンプレッサ１１のオイル残量を停止時間（Ｔ２）
を変化させて実測した結果から、充分にオイル残量をコ
ンプレッサ内に確保できる時間としてＴ２＝１０秒とし
た。

【００４０】次に、ディアル空調モードのＯＮ時間は、
コンプレッサを連続運転させたいという要請からは長け
れば長いほどよい。ところが、停止時間（Ｔ２）を１０
秒として駆動時間（Ｔ１）を変化させつつコンプレッサ
１１のオイル残量を測定してみると、駆動時間（Ｔ１）
が長くなるほどコンプレッサ１１のオイル残量が低下し
てくることが判った。このことから、コンプレッサ１１
の残量オイルが不足しない安全を見越した時間として３
００秒を設定した。

【００４１】これに対して、後席側の送風機２２が停止
してコンプレッサ１１から吐出される冷媒がリアエバ２
３へ送られず、フロントエバ１０へ主として送出される
シングル空調モードでの断続運転においては、図３で示
されるコンプレッサの駆動直前の低圧ラインの圧力（Ｐ
ｓ）と、駆動直後の高圧ラインの圧力（Ｐｄ）との関係
を示すグラフから、αkg/cm²G ≦Ｐｓ及びβkg/cm²G ≦
Ｐｄの範囲となるようにコンプレッサのＯＮ／ＯＦＦ時
間が決定されている。

【００４２】即ち、冷媒サイクルは、コンプレッサの駆
動中は、高圧ラインの圧力（Ｐｄ）と低圧ラインの圧力
（Ｐｓ）との差が大きくなるが、シングル空調モードの
断続運転が行われてコンプレッサが一時的に停止する
と、この高低圧力差は瞬時には平衡せず、低圧ラインの
圧力は徐々に高まり、逆に高圧ラインの圧力は徐々に低
くなってくる。しかし、停止時間が短いと、低圧ライン
の圧力（Ｐｓ）が充分に上昇しないうちにコンプレッサ
が再び駆動するため、コンプレッサの駆動直後の高圧ラ
イン圧力Ｐｄは充分に上昇しない。

【００４３】その傾向を具体的にみると、図３の特性図
から判るように、コンプレッサ駆動直前のＰｓがαより
も小さいと、コンプレッサ駆動直後のＰｄは充分に大き
くならないが、低圧ラインの圧力（Ｐｓ）がある圧力
（α）以上となると、高圧ラインの圧力（Ｐｄ）が急に
大きくなり、β以上となることが確認されている。この
結果から、α≦Ｐｓ及びβ≦Ｐｄを得るのに充分な停止
時間としてＴ２を４５秒と決定し、駆動時間としてＴ１
を３００秒と決定した。

【００４４】上述のように決定された駆動時間と停止時
間とによってコンプレッサを断続運転する指令信号が形
成されると、ステップ７６において、駆動信号又は停止
信号のどちらの信号が出力されたかを判定し、ステップ
６４、７８によってコンプレッサを断続運転させる。そ
して、この断続運転中は、ＬＥＤを点灯させた状態とし
ておく。

【００４５】したがって、上述したコンプレッサ制御を
行なうことで、低熱負荷域の幅広い領域でコンプレッサ
に対してオイル供給を充分に行ない、しかも、デュアル
空調モードとシングル空調モードとの相違、吸入モード
の相違によって断続運転を異ならせることでコンプレッ
サのオイル不足による焼き付きを効果的に防ぐことがで
きる。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
一時的な停止状態から稼動した直後に吐出量が大きくな
る可変容量コンプレッサの特性を利用し、コンプレッサ
を断続運転させることでコンプレッサへのオイル供給量
を増大させるようにしたので、低熱負荷時においてもコ
ンプレッサに供給されるオイルを増大させることがで
き、コンプレッサ内のオイル残量を充分に確保してコン
プレッサの摺動部材が焼き付く恐れを低減することがで
きる。

【００４７】また、コンプレッサの一時的な停止時間が
長くなるほど稼動直後の吐出量が多くなる特性を利用
し、複数のエバポレータに対して共通のコンプレッサか
ら冷媒が分岐して供給されるサイクルにおいて、一部の
エバポレータへの冷媒供給が抑えられた場合に、コンプ
レッサの断続運転における停止時間を長くするようにし
たので、一部のエバポレータにオイルが寝込んだ場合で
もコンプレッサへのオイル供給を良好に行なうことがで
き、コンプレッサ内に必要量のオイルを確保することが
できる。

【００４８】さらに、インテーク装置が内気導入側へ変
更されるほどコンプレッサの断続運転での停止時間が短
くなるので、空調通路に導入される空気によってエバポ
レータの熱負荷が変更される場合でも、コンプレッサへ
のオイル供給が適切に調節され、コンプレッサ内に常時
必要量のオイルを確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明に係る車両用空調装置を示す
概略構成図を示す。

【図２】図２は、図１のコントロールユニットによるコ
ンプレッサの制御例を示すフローチャートである。

【図３】図３は、シングル空調モードでのコンプレッサ
の断続運転におけるＯＮ直前の低圧ラインの圧力（Ｐ
ｓ）とＯＮ直後の高圧ラインの圧力（Ｐｄ）との関係を
示す特性図である。

【符号の説明】

１前席側空調ユニット２後席側空調ユニット１０フロントエバ１１コンプレッサ１５電磁クラッチ２３リアエバ３１外気温センサ３４Ａ／Ｃスイッチ

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１０月８日（１９９８．１０．
８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】先ず、上記構成のようなデュアルエアコン
の場合には、後席側空調ユニット２の稼動の有無によっ
て冷媒の流れが異なる。つまり、後席側も前席側と同様
に空調が要請されていれば、コンプレッサで圧縮された
冷媒は、コンデンサ１２で放熱されてレシーバタンク１
３で気液分離され、その後、それぞれの膨張弁１４，２
４へ分かれて流れる。前席側の膨張弁１４で減圧された
冷媒はフロントエバ１０を流れると共に後席側の膨張弁
２４で減圧された冷媒はリアエバ２３を流れ、各々のエ
バポレータ１０，２３を通過する空気を冷却し、しかる
後に合流してコンプレッサ１１へ戻される。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】尚、上述した駆動時間（Ｔ１）と停止時間
（Ｔ２）とは、予め実験によって導かれた値であり、次
のようにして決定した。先ず、コンプレッサ１１から吐
出された冷媒がフロントエバ１０及びリアエバ２３へ分
配送出されるデュアル空調モードでの断続運転において
は、コンプレッサ１１のオイル残量を停止時間（Ｔ２）
を変化させて実測した結果から、充分にオイル残量をコ
ンプレッサ内に確保できる時間としてＴ２＝１０秒とし
た。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】次に、デュアル空調モードのＯＮ時間は、
コンプレッサを連続運転させたいという要請からは長け
れば長いほどよい。ところが、停止時間（Ｔ２）を１０
秒として駆動時間（Ｔ１）を変化させつつコンプレッサ
１１のオイル残量を測定してみると、駆動時間（Ｔ１）
が長くなるほどコンプレッサ１１のオイル残量が低下し
てくることが判った。このことから、コンプレッサ１１
の残量オイルが不足しない安全を見越した時間として３
００秒を設定した。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年７月８日（１９９９．７．８）

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】車両用空調装置のコンプレッサ保護装
置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００５】

【０００８】

【０００９】しかも、共通するコンプレッサから複数の
エバポレータへ冷媒を分岐して流す冷媒サイクルにあっ
ては、一部のエバポレータへの冷媒供給が抑えられる
と、このエバポレータ内に冷媒が寝込んでしまうことか
ら、寝込んだ冷媒中のオイルがコンプレッサに戻らなく
なり、コンプレッサへのオイル供給量が低減することか
ら、この場合には、断続運転を行なうにしても、寝込ん
だオイル分だけコンプレッサに供給されるオイルの絶対
量が少なくなるため、全エバポレータに冷媒を循環させ
る場合と同様の断続運転では必要量のオイルを供給でき
なくなる。

【００１０】そこで、本発明にかかる車両用空調装置の
コンプレッサ保護装置は、要求される吐出容量に拘わら
ず駆動直後においては吐出容量が多くなる可変容量コン
プレッサを備え、このコンプレッサから吐出される冷媒
の状態変化を利用して車室内に供給する空気を空調する
冷媒サイクルと、前記冷媒サイクルの稼動を要請する手
段と、外気温度が所定の温度以下であることを判定する
温度判定手段と、前記冷媒サイクルの稼動が要請されて
おり、前記温度判定手段により外気温度が所定温度以下
であると判定された場合に、前記可変容量コンプレッサ
を断続運転させる駆動手段とを具備し、前記可変容量コ
ンプレッサは前記駆動直後の吐出容量が一時的な停止時
間の長いほど大きくなる特性を有しており、前記車両用
空調装置は、異なる被空調領域を空調する複数の空調通
路を備え、これら複数の空調通路に各別に送風機及びエ
バポレータを配し、前記コンプレッサから吐出された冷
媒を前記複数の空調通路に配した各々のエバポレータへ
分配可能としており、一部の前記空調通路に配されたエ
バポレータへの冷媒供給が抑えられる運転状態にあるか
否かを判定する運転状態判定手段を設け、この運転状態
判定手段によって一部のエバポレータへの冷媒供給が抑
えられる運転状態にあると判定された場合に、前記コン
プレッサの断続運転における停止時間を、全エバポレー
タへ冷媒が供給される運転状態と比べて長くすることを
特徴としている（請求項１）。

【００１２】また、上述の構成によれば、一部のエバポ
レータへの冷媒供給が抑えられてオイルが寝込んだ場合
でも、コンプレッサの断続運転における停止時間が長く
なるので、コンプレッサの駆動直後の吐出容量は停止時
間が短い場合と比べて大きなものとなり、寝込んだ分だ
け実際に循環しているオイルが減っているにも拘わら
ず、コンプレッサに対して充分にオイルを供給すること
ができる。

【００１３】尚、上述の構成においては、内外気の導入
割合の変更によってエバポレータにかかる熱負荷が変更
されると、サイクルの冷媒流量が変更されることから、
これに応じて断続運転も変更することが望ましい。例え
ば、一部のエバポレータへの冷媒供給が抑えられている
場合に、他のエバポレータを有する空調通路のインテー
ク装置が内気導入側へ変更されるほどエバポレータの熱
負荷が増大するので、この場合には、コンプレッサの断
続運転の停止時間を短くするとよい（請求項２）。

【００１４】

【００１５】前席側空調ユニット１は、空調ダクト３の
最上流側に内外気切替装置４が設けられ、この内外気切
替装置４は内気入口５と外気入口６とが分かれた部分に
内外気切替ドア７が配置され、この内外気切替ドア７を
アクチュエータ８により操作して空調ダクト３内に導入
する空気を内気と外気とに選択し、所望の吸入モードが
得られるようになっている。

【００１６】送風機９は、空調ダクト３内に空気を吸い
込んで下流側に送風するもので、この送風機９の後方に
はエバポレータ（フロントエバ）１０が配置されてい
る。このフロントエバ１０は、コンプレッサ１１、コン
デンサ１２、レシーバタンク１３、エクスパンションバ
ルブ１４と共に配管結合されて前席側冷却サイクルを構
成しており、前記コンプレッサ１１は、車両のエンジン
１５に電磁クラッチ１６を介して連結し、この電磁クラ
ッチ１６を断続することで稼働、停止するようになって
いる。

【００１７】コンプレッサ１１によって圧縮された高温
高圧の冷媒は、コンデンサ１２を通過する際に放熱して
凝縮され、エクスパンションバルブ１４によって断熱膨
張されて霧状の冷媒となる。この霧状の冷媒は、フロン
トエバ１０を通過する際に吸熱して蒸発気化する。この
ような冷媒の状態変化、即ち、フロントエバ１０におけ
る吸熱作用と、コンデンサ１２における放熱作用を繰り
返すことによって、フロントエバ１０を通過する空気を
冷却するようになっている。

【００１８】前記フロントエバ１０の後方には、図示し
ないヒータコアが配置され、このヒータコアの上流側に
は前席側エアミックスドアが設けられており、この前席
側エアミックスドアの開度を調節することで、前記ヒー
タコアを通過する空気とヒータコアをバイバスする空気
との割合が変えられ、これにより前席側空間へ吹き出す
空気の温度が制御されるようになっている。

【００１９】これに対して、後席側空調ユニット２は、
空調ダクト２０の最上流側に車室に開口する吸入口２１
のみが形成され、前席側空調ユニットのような内外気切
替装置は設けられていない。送風機２２は、空調ダクト
２０内に空気を吸い込んで下流側に送風するもので、こ
の送風機２２の後方にはエバポレータ（リアエバ）２３
が配置されている。このリアエバ２３は、前記コンプレ
ッサ１１、コンデンサ１２、及びレシーバタンク１３、
そして、このレシーバタンク１３と前記エクスパンショ
ンバルブ１４との間から分岐して設けられたエクスパン
ションバルブ２４と共に配管結合されて後席側冷却サイ
クルを構成している。

【００２０】したがって、コンプレッサ１１によって圧
縮された高温高圧の冷媒は、前記コンデンサ１２及びレ
シーバタンク１３を経てエクスパンションバルブ２４に
至り、ここで減圧膨張してリアエバ２３へ送られ、この
リアエバ２３を通過する際に空調ダクト２０内の空気と
熱交換する。このような冷媒の状態変化、即ち、リアエ
バ２３における吸熱作用と、コンデンサ１２における放
熱作用を繰り返すことによって、リアエバ２３を通過す
る空気を冷却するようになっている。

【００２１】また、リアエバ２３の後方には、図示しな
いヒータコアが配置され、このヒータコアの上流側には
後席側エアミックスドアが設けられており、この後席側
エアミックスドアの開度を調節することで、ヒータコア
を通過する空気とヒータコアをバイバスする空気との割
合が変えられ、これにより後席側空間への吹き出し空気
が温度制御されるようになっている。

【００２２】そして、内外気切替ドア７、コンプレッサ
１１の電磁クラッチ１６、送風機９、２２の回転速度
は、コントロールユニット３０からの出力信号に基づい
て制御される。このコントロールユニット３０は、前記
アクチュエータ８、電磁クラッチ１６、送風機９、２２
を駆動制御する駆動回路、これら駆動回路を制御するマ
イクロコンピュータ、このマイクロコンピュータに信号
を入力する入力回路等を有して構成された周知のもの
で、マイクロコンピュータは、中央演算処理（ＣＰ
Ｕ）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。

【００２３】このコントロールユニット３０には、外気
温を検出する外気温センサ３１からの信号や、前席側空
調ユニット１の送風能力を設定する前席側送風能力設定
器３２、後席側空調ユニット２の送風能力を設定する後
席側送風能力設定器３３、冷媒サイクルを作動モードに
設定するＡ／Ｃスイッチ３４からの信号、インテーク装
置４による吸入モードを設定する吸入モード設定器３５
等からの信号等が入力される。

【００２４】図２において、前記冷媒サイクルのコンプ
レッサ制御例がフローチャートとして示されている。以
下、これを説明すると、コントロールユニット３０は、
ステップ５０において、Ａ／Ｃスイッチ３４が押されて
冷媒サイクルを稼動させる要請があるか否かを判定し、
ステップ５２において、前席側の送風機９が駆動されて
いるか否かを判定する。

【００２５】Ａ／Ｃスイッチ３４が投入されていない場
合、又は、Ａ／Ｃスイッチ３４が投入されて冷媒サイク
ルが稼動していても前席側の送風機９が駆動していない
場合には、ステップ５４へ進み、車室内の空調要請（冷
房要請など）がないものとしてコンプレッサ１１を停止
し、冷媒運転の有無を表示するＬＥＤを消灯する。

【００２６】Ａ／Ｃスイッチ３４の投入により冷媒サイ
クルの稼動要請があり、前席側の送風機９が駆動してい
る場合には、ステップ５６，５８へ進み、外気温が第１
の基準温度よりも低くなってコンプレッサ１１を稼動さ
せるには熱負荷が著しく小さい状態であるかどうかを判
定する。この例では、ハンチングを防ぐ必要から第１の
基準温度にヒステリシスを持たせてあり、外気温度が−
２℃以下に下がると極低熱負荷域（ＣＦ＝２）、１℃以
上に上がるとそれ以外の熱負荷域（ＣＦ＝１）としてい
る。

【００２７】極低熱負荷域（ＣＦ＝２）においては、コ
ンプレッサ１１の駆動によるエバポレータ１０の凍結の
恐れや、冷媒循環量の減少によるコンプレッサ１１への
オイル供給量の低下の恐れがある。そこで、外気温が第
１の基準温度よりも低くなる極低熱負荷域では、コンプ
レッサ１１の運転許容範囲外であるとみなしてコンプレ
ッサを停止状態とする。尚、この場合には、ＬＥＤを点
灯させた状態にしておく。

【００２８】これに対して、極低熱負荷域以外の熱負荷
域においては、基本的には、コンプレッサをできるだけ
連続運転させる制御が行なわれるが、冷媒サイクルに充
分なオイルが封入されているにも拘わらず、熱負荷の低
下によってコンプレッサ１１へのオイル供給が少なくな
ることを回避する制御が必要となる。

【００２９】そこで、ステップ６２において、外気温
（ＴAM）を第１の基準温度よりも高く設定された第２の
基準温度と比較する。この第２の基準温度は、外気温
（ＴAM）がこれよりも高い場合には、高熱負荷域とし、
低い場合には、低熱負荷域と判断するもので、コンプレ
ッサへのオイル供給量が冷房負荷の低下に伴って少なく
なることから、コンプレッサ内に必要量のオイルを維持
できなくなるような外気温度として定められている。こ
の例では、ハンチングを防止するために第２の基準温度
にヒステリシスを持たせてあり、外気温度の上昇過程で
の切り替わり点を１５℃、下降過程での切り替わり点を
１４℃としている。つまり、この制御での低熱負荷域
は、第１の基準温度と第２の基準温度との間の温度範囲
（−２℃から１４℃）として定められている。

【００３０】外気温度がこの基準温度よりも高い場合に
は、エバポレータの熱負荷が大きいことから、コンプレ
ッサ１１の吐出容量も大きくなり、コンプレッサを連続
運転しても充分にオイルが供給され続けるので、ステッ
プ６４へ進み、コンプレッサ１１の稼動状態を持続さ
せ、ＬＥＤを点灯させる。

【００３１】外気温度が低熱負荷域であれば、コンプレ
ッサが必要とするオイルが充分に供給されなくなる恐れ
もあることから、駆動直後において吐出量が多くなる可
変容量コンプレッサの特性を利用して次のようにコンプ
レッサを断続運転させる。

【００３２】先ず、上記構成のようなデュアルエアコン
の場合には、後席側空調ユニット２の稼動の有無によっ
て冷媒の流れが異なる。つまり、後席側も前席側と同様
に空調が要請されていれば、コンプレッサで圧縮された
冷媒は、コンデンサ１２で放熱されてレシーバタンク１
３で気液分離され、その後、それぞれの膨張弁１４，２
４へ分かれて流れる。前席側の膨張弁１４で減圧された
冷媒はフロントエバ１０を流れると共に後席側の膨張弁
２４で減圧された冷媒はリアエバ２３を流れ、各々のエ
バポレータ１０，２３を通過する空気を冷却し、しかる
後に合流してコンプレッサ１１へ戻される。

【００３３】これに対して、送風機２２が停止して後席
側の空調要請がない場合には、リアエバ２３への熱負荷
がほとんどなくなるので、膨張弁２４の開度が絞られて
リアエバ２３への冷媒供給が殆どなくなる。この場合に
は、主として前席側冷媒サイクルでのみ冷媒が循環し、
後席側冷媒サイクルの冷媒循環は殆どない。

【００３４】このため、後席側の送風機２２が停止して
いる場合には、リアエバ２３に冷媒が寝込み、この冷媒
に含有しているオイルも同様に寝込み、コンプレッサに
供給されるオイルは、リアエバ２３に寝込んだ分だけ低
下することが懸念される。

【００３５】この場合に、インテーク装置４によって内
気導入が選択されてエバポレータ１０の熱負荷が大きく
なっているのであれば、前席側冷媒サイクルの冷媒流量
も多くなることからオイルの供給不足はあまり問題にな
らないが、外気導入が選択され、エバポレータ１０の熱
負荷が小さくなると、冷媒流量が低下してコンプレッサ
１１が必要とするオイルを充分に供給できなくなる。

【００３６】そこで、ステップ６６において、後席側の
送風機２２が駆動しているか否かを判定し、駆動してい
れば、ステップ６８へ進み、駆動時間（Ｔ１）を３００
秒、一時停止時間（Ｔ２）を１０秒と設定し、ステップ
７０でこの時間に基づきコンプレッサを断続運転する指
令信号を形成する。これに対して、後席側の送風機２２
が停止していれば、ステップ７２へ進み、インテーク装
置４が外気導入モードであるか否かを判定し、内気導入
モードであればエバポレータ１０の熱負荷が大きいこと
から前記ステップ６８へ進み、外気導入モードであれ
ば、エバポレータ１０の熱負荷が小さくなってオイルの
供給不足が一層心配されることから、ステップ７４へ進
む。そして、ステップ７４では、コンプレッサの一時停
止時間が長くなるほど駆動直後の吐出容量が大きくなる
ことから、駆動時間（Ｔ１）を３００秒、一時停止時間
（Ｔ２）を４５秒と設定し、ステップ７０においてこの
時間に基づきコンプレッサを断続運転するための指令信
号を形成する。

【００３７】尚、上述した駆動時間（Ｔ１）と停止時間
（Ｔ２）とは、予め実験によって導かれた値であり、次
のようにして決定した。先ず、コンプレッサ１１から吐
出された冷媒がフロントエバ１０及びリアエバ２３へ分
配送出されるデュアル空調モードでの断続運転において
は、コンプレッサ１１のオイル残量を停止時間（Ｔ２）
を変化させて実測した結果から、充分にオイル残量をコ
ンプレッサ内に確保できる時間としてＴ２＝１０秒とし
た。

【００３８】次に、デュアル空調モードのＯＮ時間は、
コンプレッサを連続運転させたいという要請からは長け
れば長いほどよい。ところが、停止時間（Ｔ２）を１０
秒として駆動時間（Ｔ１）を変化させつつコンプレッサ
１１のオイル残量を測定してみると、駆動時間（Ｔ１）
が長くなるほどコンプレッサ１１のオイル残量が低下し
てくることが判った。このことから、コンプレッサ１１
の残量オイルが不足しない安全を見越した時間として３
００秒を設定した。

【００３９】これに対して、後席側の送風機２２が停止
してコンプレッサ１１から吐出される冷媒がリアエバ２
３へ送られず、フロントエバ１０へ主として送出される
シングル空調モードでの断続運転においては、図３で示
されるコンプレッサの駆動直前の低圧ラインの圧力（Ｐ
ｓ）と、駆動直後の高圧ラインの圧力（Ｐｄ）との関係
を示すグラフから、αkg/cm²G ≦Ｐｓ及びβkg/cm²G ≦
Ｐｄの範囲となるようにコンプレッサのＯＮ／ＯＦＦ時
間が決定されている。

【００４０】即ち、冷媒サイクルは、コンプレッサの駆
動中は、高圧ラインの圧力（Ｐｄ）と低圧ラインの圧力
（Ｐｓ）との差が大きくなるが、シングル空調モードの
断続運転が行われてコンプレッサが一時的に停止する
と、この高低圧力差は瞬時には平衡せず、低圧ラインの
圧力は徐々に高まり、逆に高圧ラインの圧力は徐々に低
くなってくる。しかし、停止時間が短いと、低圧ライン
の圧力（Ｐｓ）が充分に上昇しないうちにコンプレッサ
が再び駆動するため、コンプレッサの駆動直後の高圧ラ
イン圧力Ｐｄは充分に上昇しない。

【００４１】その傾向を具体的にみると、図３の特性図
から判るように、コンプレッサ駆動直前のＰｓがαより
も小さいと、コンプレッサ駆動直後のＰｄは充分に大き
くならないが、低圧ラインの圧力（Ｐｓ）がある圧力
（α）以上となると、高圧ラインの圧力（Ｐｄ）が急に
大きくなり、β以上となることが確認されている。この
結果から、α≦Ｐｓ及びβ≦Ｐｄを得るのに充分な停止
時間としてＴ２を４５秒と決定し、駆動時間としてＴ１
を３００秒と決定した。

【００４２】上述のように決定された駆動時間と停止時
間とによってコンプレッサを断続運転する指令信号が形
成されると、ステップ７６において、駆動信号又は停止
信号のどちらの信号が出力されたかを判定し、ステップ
６４、７８によってコンプレッサを断続運転させる。そ
して、この断続運転中は、ＬＥＤを点灯させた状態とし
ておく。

【００４３】したがって、上述したコンプレッサ制御を
行なうことで、低熱負荷域の幅広い領域でコンプレッサ
に対してオイル供給を充分に行ない、しかも、デュアル
空調モードとシングル空調モードとの相違、吸入モード
の相違によって断続運転を異ならせることでコンプレッ
サのオイル不足による焼き付きを効果的に防ぐことがで
きる。

【００４４】

【００４５】また、コンプレッサの一時的な停止時間が
長くなるほど稼動直後の吐出量が多くなる特性を利用
し、複数のエバポレータに対して共通のコンプレッサか
ら冷媒が分岐して供給されるサイクルにおいて、一部の
エバポレータへの冷媒供給が抑えられた場合に、コンプ
レッサの断続運転における停止時間を長くするようにし
たので、一部のエバポレータにオイルが寝込んだ場合で
もコンプレッサへのオイル供給を良好に行なうことがで
き、コンプレッサ内に必要量のオイルを確保することが
できる。

【００４６】さらに、インテーク装置が内気導入側へ変
更されるほどコンプレッサの断続運転での停止時間が短
くなるので、空調通路に導入される空気によってエバポ
レータの熱負荷が変更される場合でも、コンプレッサへ
のオイル供給が適切に調節され、コンプレッサ内に常時
必要量のオイルを確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【符号の説明】１前席側空調ユニット２後席側空調ユニット１０フロントエバ１１コンプレッサ１５電磁クラッチ２３リアエバ３１外気温センサ３４Ａ／Ｃスイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】要求される吐出容量に拘わらず駆動直後
においては吐出容量が多くなる可変容量コンプレッサを
備え、このコンプレッサから吐出される冷媒の状態変化
を利用して車室内に供給する空気を空調する冷媒サイク
ルと、前記冷媒サイクルの稼動を要請する手段と、外気温度が所定の温度以下であることを判定する温度判
定手段と、前記冷媒サイクルの稼動が要請されており、前記温度判
定手段により外気温度が所定温度以下であると判定され
た場合に、前記可変容量コンプレッサを断続運転させる
駆動手段とを具備することを特徴とする車両用空調装置
のコンプレッサ保護装置。
【請求項２】前記駆動手段は、前記冷媒サイクルの稼
動が要請されており、前記温度判定手段により外気温度
が所定温度よりも大きいと判定された場合に、前記可変
容量コンプレッサを連続運転させる手段をさらに備えて
いる請求項１記載の車両用空調装置のコンプレッサ保護
装置。
【請求項３】前記可変容量コンプレッサは前記駆動直
後の吐出容量が一時的な停止時間の長いほど大きくなる
特性を有しており、前記車両用空調装置は、異なる被空調領域を空調する複
数の空調通路を備え、これら複数の空調通路に格別に送
風機及びエバポレータを配し、前記コンプレッサから吐
出された冷媒を前記複数の空調通路に配した各々のエバ
ポレータへ分配可能としており、一部の前記空調通路に配されたエバポレータへの冷媒供
給が抑えられる運転状態にあるか否かを判定する運転状
態判定手段を設け、この運転状態判定手段によって一部のエバポレータへの
冷媒供給が抑えられる運転状態にあると判定された場合
に、前記コンプレッサの断続運転における停止時間を、
全エバポレータへ冷媒が供給される運転状態と比べて長
くすることを特徴とする請求項１記載の車両用空調装置
のコンプレッサ保護装置。
【請求項４】前記空調通路の上流側に内気と外気との
導入割合を調節するインテーク装置を備え、前記一部の
エバポレータへの冷媒供給が抑えられている場合に、他
のエバポレータを有する空調通路のインテーク装置が内
気導入側へ変更されるほど前記停止時間を短くすること
を特徴とする請求項３記載の車両用空調装置のコンプレ
ッサ保護装置。