JP2000142094A

JP2000142094A - 冷凍サイクル装置

Info

Publication number: JP2000142094A
Application number: JP10317860A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Takano; 義昭高野; Satoshi Izawa; 聡井澤; Yasushi Yamanaka; 康司山中; Hajime Ito; 肇伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2000-05-23
Anticipated expiration: 2018-11-09
Also published as: EP1000787B1; DE69911885D1; JP4003320B2; DE69911885T2; EP1000787A2; US6237681B1; EP1000787A3

Abstract

(57)【要約】【課題】コンプレッサ７のシャフトシール部を改良す
ることなく、極低外気温時の第２冷媒循環回路（ホット
ガスヒータサイクル）２２の起動時に冷媒圧縮機内部へ
の空気の混入を防止することで、サイクル内の腐食の発
生を防止し、且つ第１冷媒循環回路（通常の冷凍サイク
ル）２１の起動時の異常高圧を防止するようにした冷凍
サイクル装置２０を提供する。【解決手段】エンジン駆動式のコンプレッサ７より吐
出された高温、高圧のガス冷媒を、コンデンサ２５を迂
回させて、減圧装置２９およびエバポレータ６に導き、
そのエバポレータ６で空調ダクト２内を流れる空気を加
熱した後にコンプレッサ７に戻すようにした第２冷媒循
環回路（ホットガスヒータサイクル）２２を、コンプレ
ッサ７の吸入圧力（ＰＳ）またはこの吸入圧力（ＰＳ）
を推定することが可能な物理量が所定値以下に低下した
際に、自動停止させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内を暖房する冷
凍サイクル装置に関するもので、特に冷媒圧縮機より吐
出された高温、高圧のガス冷媒を減圧手段および室内熱
交換器に順番に導いて、その室内熱交換器にて空調ダク
ト内を流れる空気を加熱するようにしたホットガスサイ
クルを備えた冷凍サイクル装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用空調装置、中でも車両
用暖房装置としては、エンジンの冷却水を空調ダクト内
の温水ヒータに導いて、その温水ヒータにて空調ダクト
内を流れる空気を加熱して車室内を暖房する温水式暖房
装置が一般的である。しかし、このような温水式暖房装
置は、外気温度が低く、冷却水温度が低い時に、エンジ
ンを始動して温水式暖房装置を起動する場合、すなわ
ち、温水式暖房装置の立ち上がり時に著しく暖房能力が
不足するという不具合が生じている。

【０００３】そこで、上記の不具合を解消する目的で、
例えば特開平５−２２３３５７号公報においては、空気
調和装置の冷媒圧縮機より吐出された高温、高圧のガス
冷媒（ホットガス）を減圧装置を経て室内熱交換器に導
いて、その室内熱交換器にて空調ダクト内を流れる空気
を加熱することにより、エンジンの冷却水を利用して暖
房を行う主暖房装置の暖房能力を補助するようにした補
助暖房装置（ホットガスヒータサイクル）を備えた車両
用空調装置（従来の技術）が提案されている。なお、冷
媒圧縮機は、電磁クラッチを介して、エンジンによりベ
ルト駆動されるエンジン駆動式の冷媒圧縮機である。

【０００４】そして、車室内を急速に暖房する時には、
冷却水温度が所定温度以上の場合、主暖房装置による暖
房能力が充分高いので、ホットガスヒータサイクルを停
止させるように冷媒圧縮機をＯＦＦし、また、冷却水温
度が所定温度よりも低い場合、主暖房装置による暖房能
力が不足しているので、ホットガスヒータサイクルを起
動させるように冷媒圧縮機をＯＮするように制御されて
いる。

【０００５】ここで、ホットガスヒータサイクルは、車
室内熱交換器を冷媒凝縮器として働かせ、車室外熱交換
器を冷媒蒸発器として働かす通常のヒートポンプサイク
ルと異なり、冷媒圧縮機の圧力縮仕事を車室内熱交換器
（クーラモード時の冷媒蒸発器）で放熱するようにして
いるため、例えば−４０℃付近の極低外気温まで作動さ
せることが可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
において、例えば−２０℃以下の極低外気温時には、冷
媒ＨＦＣ−１３４ａの特性上、冷媒圧縮機を起動させる
前に負圧（大気圧よりも低い圧力：例えば−２６℃で大
気圧０ｋｇ／ｃｍ²Ｇ）となる時がある。また、ホット
ガスヒータサイクルの特性から起動直後に冷媒圧縮機の
吸入部に吸入される吸入圧力（ＰＳ）は、図７のタイム
チャートに示したように、一度低下してから徐々に上昇
する傾向を持つため、冷媒圧縮機の吸入部が負圧となる
頻度は非常に高いことが確認されている。

【０００７】ところで、その吸入部が負圧になる点に対
して、現在一般に用いられているエンジン駆動式の冷媒
圧縮機は、シャフトシール部で弱く、冷媒圧縮機の吸入
圧力が所定値（例えば−０．５ｋｇ／ｃｍ²Ｇ）以下に
低下すると、そのシール部から冷媒圧縮機内部に空気が
混入してしまう可能性がある。このような冷媒圧縮機内
部への空気の混入は、サイクル内に腐食が発生したり、
クーラ使用時に高圧圧力（凝縮圧力）が異常な上昇をし
たりする等の不具合を招くことになるため、これを防止
する必要がある。

【０００８】

【発明の目的】本発明は、冷媒圧縮機のシャフトシール
部等を改良することなく、極低外気温時の第２冷媒循環
回路（ホットガスヒータサイクル）の起動時に冷媒圧縮
機内部への空気の混入を防止することにより、上記問題
点を解決することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、極低外気温時の第２冷媒循環回路（ホットガス
ヒータサイクル）の起動時に、吸入圧力検出手段にて検
出される冷媒圧縮機に吸入される吸入圧力に関連する物
理量が所定値よりも小さくなった場合には、冷媒圧縮機
を制御して第２冷媒循環回路を自動停止させることによ
り、冷媒圧縮機のシャフトシール部等を改良することな
く、冷媒圧縮機内部への空気の混入を防止することがで
きる。また、冷媒圧縮機内部への空気の混入を防止でき
るので、サイクル内の腐食の発生を防止することがで
き、且つ第１冷媒循環回路（通常の冷凍サイクル）の起
動時の異常高圧を防止することができる。

【００１０】請求項２に記載の発明によれば、極低外気
温時の第２冷媒循環回路の起動時に、冷媒圧縮機の吸入
圧力、あるいは吸入圧力を推定できる物理量が所定値よ
りも小さくなって、第２冷媒循環回路を自動停止させる
制御を行ってから、所定時間が経過した後に、第２冷媒
循環回路を再起動させるようにすることにより、例えば
所定時間が経過した後に、内燃機関の冷却水を利用して
暖房を行う主暖房装置による暖房能力が不足している時
にその主暖房装置の暖房能力を補助することができ、例
えば主暖房装置の立ち上がり時に車室内を急速に暖房す
ることができる。

【００１１】請求項３に記載の発明によれば、外気温度
検出手段にて検出される外気温度、および回転速度検出
手段にて検出した圧縮機速度に基づいて設定された、第
２冷媒循環回路を起動させることが可能な起動可能領域
でのみ、第２冷媒循環回路が起動時となるように冷媒圧
縮機を制御することにより、冷媒圧縮機の吸入圧力、あ
るいは吸入圧力を推定できる物理量が所定値よりも小さ
くならない。

【００１２】請求項４に記載の発明によれば、冷媒圧縮
機の圧縮機温度に関連する物理量に基づいて、第２冷媒
循環回路を起動させることが可能な起動可能領域を補正
することにより、例えば冷媒圧縮機の温度が上昇（エン
ジン温度上昇による）し、冷媒圧縮機の吸入圧力、ある
いは吸入圧力を推定できる物理量が所定値よりも小さく
なる状態でない時に起動できるようになる。また、請求
項５に記載の発明によれば、圧縮機温度に関連する物理
量として、内燃機関の冷却水温度、内燃機関の潤滑油油
温、あるいは前記冷媒循環回路内の冷媒圧力を使用して
も良い。

【００１３】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態の構成〕図１ない
し図４は本発明の第１実施形態を示したもので、図１は
車両用空調装置の全体構造を示した図で、図２は車両用
空調装置の制御系を示した図である。

【００１４】本実施形態の車両用空調装置は、暖房用主
熱源であるエンジン（内燃機関）Ｅを搭載する自動車の
車室内を空調する空調ユニット（エアコンユニット）１
における各空調手段（アクチュエータ）を、空調制御装
置（以下エアコンＥＣＵと言う）１０によって制御する
ように構成された車両用エアコン装置である。

【００１５】空調ユニット１は、車室内に空調空気を導
く空気通路１１を成す空調ダクト２を備えている。この
空調ダクト２の最も空気上流側には、外気吸込口、内気
吸込口および内外気切替ドア（いずれも図示せず）が設
けられ、これらよりも空気下流側には遠心式送風機３が
設けられている。また、空調ダクト２の最も空気下流側
には、デフロスタ吹出口、フェイス吹出口またはフット
吹出口等の吹出口およびモード切替ドア（図示せず）が
設けられている。

【００１６】遠心式送風機３は、空調ダクト２に一体的
に設けられたスクロールケーシングと、図示しないブロ
ワ駆動回路により制御されるブロワモータ１２と、この
ブロワモータ１２に回転駆動される遠心式ファン１３と
から構成されている。なお、本実施形態の遠心式ファン
１３の送風量は、０段階（ＯＦＦ）から３２段階まで連
続的または段階的に切り替えられるように構成されてい
る。

【００１７】次に、吹出口よりも空気上流側には、後記
するエバポレータ６を通過した空気を再加熱する温水式
暖房装置（主暖房装置）４の温水ヒータ５が設けられて
いる。この温水ヒータ５は、エンジンＥにより駆動され
るウォータポンプ（図示せず）により冷却水の循環流が
発生する冷却水循環回路１４の途中に設置されている。
そして、温水ヒータ５は、冷却水循環回路１４に設置さ
れた温水弁１５が開弁すると内部にエンジンＥの排熱を
吸収した冷却水が還流し、この冷却水を暖房用熱源とし
て空気を再加熱する、すなわち、空気加熱作用を行う下
流側熱交換器（第２加熱用熱交換器）である。ここで、
これらのエンジンＥ、温水ヒータ５、冷却水循環回路１
４および温水弁１５によって温水式暖房装置（主暖房装
置）４が構成される。

【００１８】次に、遠心式送風機３と温水ヒータ５との
間には、自動車に搭載された冷凍サイクル装置２０の一
構成部品を成すエバポレータ６が空調ダクト２内の空気
通路１１の全面を塞ぐように配されている。上記の冷凍
サイクル装置２０は、第１冷媒循環回路（所謂冷凍サイ
クル）２１と、第２冷媒循環回路（所謂ホットガスヒー
タサイクル）２２と、第１冷媒循環回路２１と第２冷媒
循環回路２２とを切り替える第１、第２電磁弁２３、２
４とを備えている。

【００１９】第１冷媒循環回路２１は、コンプレッサ７
より吐出された高温、高圧のガス冷媒を、第１電磁弁２
３→コンデンサ（室外熱交換器、冷媒凝縮器）２５→レ
シーバ（気液分離器）２６→膨張弁（第１減圧手段）２
７→エバポレータ６→アキュームレータ（気液分離器）
２８およびコンプレッサ７の順に循環させる冷媒回路で
ある。また、第２冷媒循環回路２２は、コンプレッサ７
より吐出された高温、高圧のガス冷媒（ホットガス）
を、第２電磁弁２４→減圧装置（第２減圧手段）２９→
エバポレータ６→アキュームレータ２８およびコンプレ
ッサ７の順に循環させる冷媒回路である。

【００２０】冷凍サイクル装置２０は、第１電磁弁２３
が開弁し、第２電磁弁２４が閉弁すると、第１冷媒循環
回路２１中に冷媒が還流する。また、冷凍サイクル装置
２０は、第１電磁弁２３が閉弁し、第２電磁弁２４が開
弁すると、第２冷媒循環回路２２中に冷媒が還流する。
なお、第１、第２電磁弁２３、２４により循環回路切替
手段を構成する。また、１６は駆動モータ１７により回
転駆動される冷却ファンで、コンデンサ２５に強制的に
外気を吹き付ける。

【００２１】エバポレータ６は、本発明の室内熱交換器
に相当するもので、第１冷媒循環回路２１中を冷媒が流
れる時に、膨張弁２７より流入する低温の気液二相冷媒
を蒸発させて通過する空気を冷却する冷却用熱交換器
（冷媒蒸発器）として働く。また、エバポレータ６は、
第２冷媒循環回路２２中を冷媒が流れる時に、減圧装置
２９より流入する高温のガス冷媒を流して通過する空気
を加熱する第１加熱用熱交換器（補助暖房装置、補助熱
源システムのホットガスヒータ）として働く。ここで、
膨張弁２７は、冷媒を断熱膨張させるだけでなく、エバ
ポレータ６の出口の冷媒過熱度に応じて冷媒の循環量を
調節するものである。

【００２２】コンプレッサ７は、固定容量の例えばピス
トンタイプのコンプレッサであり、吸入口より吸入した
冷媒を圧縮して吐出口より高温、高圧のガス冷媒を吐出
するエンジン駆動式の冷媒圧縮機である。このコンプレ
ッサ７のシャフトには、エンジンＥの回転動力をコンプ
レッサ７に伝達したり遮断する電磁クラッチ８が接続さ
れている。また、電磁クラッチ８のプーリ３３には、ベ
ルトＶが掛けられている。そのベルトＶは、エンジンＥ
のクランクプーリに掛けられており、エンジンＥの回転
動力をコンプレッサ７に伝達可能としている。

【００２３】そして、電磁クラッチ８が通電状態（Ｏ
Ｎ）のときには、エンジンＥの回転動力がベルトＶおよ
び電磁クラッチ８を介してコンプレッサ７に伝達され
る。これにより、冷凍サイクル装置２０が起動すること
によってエバポレータ６による空気冷却作用または空気
加熱作用が行われる。また、電磁クラッチ８への通電が
停止（ＯＦＦ）のときには、エンジンＥの動力がコンプ
レッサ７に伝達されず、エバポレータ６による空気冷却
作用または空気加熱作用が停止される。

【００２４】空調ユニット１における各空調手段を制御
するエアコンＥＣＵ（空調制御手段、吸入圧力検出手
段）１０には、車室内前面に設けられたエアコン操作パ
ネル（図示せず）上の各スイッチからの各スイッチ信号
が入力される。なお、エアコン操作パネル上には、ホッ
トガススイッチ（Ｓ／Ｗ）９９、空調モードをクーラモ
ード（冷房運転）とヒータモード（暖房運転）とのいず
れかに切り替えるモード切替スイッチ１００、車室内の
温度を所望の温度に設定する温度設定スイッチ（温度設
定手段）１０１、冷凍サイクル装置２０の起動または停
止を指令するエアコンスイッチ１０２、および遠心式送
風機３のオン、オフを指令するブロワスイッチ１０３等
が設置されている。

【００２５】また、エアコンＥＣＵ１０の内部には、Ｃ
ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピ
ュータが設けられ、各センサからの各センサ信号が図示
しない入力回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイク
ロコンピュータへ入力されるように構成されている。な
お、エアコンＥＣＵ１０は、自動車のエンジンＥの始動
および停止を司るイグニッションスイッチ（キースイッ
チ）が投入（ＩＧ・ＯＮ）されたときに、自動車に搭載
された車載電源であるバッテリ（図示せず）から直流電
源が供給されると制御処理を開始するように構成されて
いる。

【００２６】そして、エアコンＥＣＵ１０には、車室内
の空気温度（以下内気温度と言う）を検出する内気温度
センサ（内気温度検出手段）１０４と、車室外の空気温
度（以下外気温度と言う）を検出する外気温度センサ
（外気温度検出手段）１０５と、車室内に入射する日射
量を検出する日射センサ（日射量検出手段）１０６とか
らの各センサ信号が入力される。

【００２７】また、エバポレータ６を通過した直後の空
気温度（以下エバ後温度と言う）を検出するエバ後温度
センサ（エバ後温度検出手段）１０７と、温水ヒータ５
に流入する冷却水温度を検出する冷却水温度センサ（冷
却水温度検出手段）１０８と、冷凍サイクル装置２０の
高圧圧力（吐出圧力：ＰＤ）を検出する冷媒圧力センサ
（高圧圧力検出手段）１０９とからの各センサ信号が入
力される。

【００２８】なお、上記の各スイッチや各センサは、自
動車の車室内を空調するのに必要な空調環境因子を検出
するもので、内気温度センサ１０４、外気温度センサ１
０５、エバ後温度センサ１０７および冷却水温度センサ
１０８にはサーミスタが使用されている。また、エアコ
ンＥＣＵ１０は、図示しないエンジン回転速度センサの
センサ信号を入力して、コンプレッサ７の回転速度を演
算する回転速度検出手段を有している。

【００２９】〔第１実施形態の制御方法〕次に、本実施
形態のエアコンＥＣＵ１０による暖房制御を図１ないし
図３に基づいて簡単に説明する。ここで、図３はエアコ
ンＥＣＵ１０による暖房制御方法を示したフローチャー
トである。

【００３０】イグニッションスイッチが投入（ＩＧ・Ｏ
Ｎ）されてエアコンＥＣＵ１０に直流電源が供給される
と、図３のルーチンが起動される。先ず、エアコン操作
パネル上の各スイッチから各スイッチ信号を読み込む
（ステップＳ１）。具体的には、ホットガスＳ／Ｗ９９
のＯＮ信号またはＯＦＦ信号、モード切替スイッチ１０
０の設定状態（クーラモードまたはヒータモード）を読
み込む。

【００３１】次に、各センサ信号を読み込む（外気温度
検出手段、回転速度検出手段：ステップＳ２）。具体的
には、外気温度センサ１０５にて検出される外気温度
（ＴＡＭ）、冷却水温度センサ１０８にて検出される冷
却水温度（ＴＷ）、および冷媒圧力センサ１０９にて検
出されるコンプレッサ７の吐出圧力（ＰＤ）を読み込
む。また、エンジン回転速度センサから入力したエンジ
ン回転速度に基づいて、コンプレッサ７の回転速度（Ｎ
Ｃ）を算出し、その値を読み込む。

【００３２】次に、空調モードがヒータモードであるか
否かを判定する。すなわち、モード切替スイッチ１００
によりヒータモードに設定されているか否かを判定する
（ステップＳ３）。この判定結果がＮＯの場合、つまり
空調モードがクーラモードである場合には、電磁クラッ
チ（Ｍｇ／Ｃｌ）８を通電（ＯＮ）してコンプレッサ７
を起動し、第１電磁弁２３を開弁し、第２電磁弁２４を
閉弁して、第１冷媒循環回路２１にて冷凍サイクル装置
２０を運転する（空調制御手段：ステップＳ４）。その
後に、図３のルーチンを抜ける。

【００３３】また、ステップＳ３の判定結果がＹＥＳの
場合、つまり空調モードがヒータモードである場合に
は、ホットガススイッチ９９が投入（ＯＮ）されている
か否かを判定する（ステップＳ５）。この判定結果がＮ
Ｏの場合には、電磁クラッチ（Ｍｇ／Ｃｌ）８への通電
を停止（ＯＦＦ）してコンプレッサ７を自動停止し、第
１電磁弁２３および第２電磁弁２４を閉弁する（空調制
御手段：ステップＳ６）。その後に、図３のルーチンを
抜ける。

【００３４】また、ステップＳ５の判定結果がＹＥＳの
場合、つまりホットガススイッチ９９がＯＮされている
場合には、冷却水温度（ＴＷ）が所定温度（例えば８０
℃）以下であるか否かを判定する（冷却水温度判定手
段：ステップ７）。この判定結果がＮＯの場合には、ス
テップＳ６の制御処理に進む。

【００３５】また、ステップＳ７の判定結果がＹＥＳの
場合には、コンプレッサ７の吸入圧力（ＰＳ）を算出す
る。具体的には、エンジン回転速度センサのセンサ信号
を基にして算出されるコンプレッサ７の回転速度（Ｎ
Ｃ）と、外気温度センサ１０５にて検出される外気温度
（ＴＡＭ）とから、コンプレッサ７の吸入圧力（ＰＳ）
を推定する（吸入圧力検出手段、吸入圧力推定手段：ス
テップＳ８）。

【００３６】次に、ステップＳ８で推定したコンプレッ
サ７の吸入圧力（ＰＳ）に基づいて、コンプレッサ７を
起動しても、コンプレッサ７の吸入部が負圧とならず、
コンプレッサ７のシャフトシール部から空気が混入する
恐れのない起動可能領域を算出（決定）する（起動可能
領域決定手段：ステップＳ９）。

【００３７】次に、ステップＳ８で推定されたコンプレ
ッサ７の吸入圧力（ＰＳ）が所定値（例えば−０．５ｋ
ｇ／ｃｍ²Ｇ）以上であるか否かを判定する。具体的に
は、外気温度（ＴＡＭ）またはコンプレッサ７の回転速
度（ＮＣ）がコンプレッサ７の起動可能領域であるか否
かを判定する（ステップＳ１０）。この判定結果がＮＯ
の場合には、ステップＳ６の制御処理に進む。

【００３８】また、ステップＳ１０の判定結果がＹＥＳ
の場合には、電磁クラッチ（Ｍｇ／Ｃｌ）８を通電（Ｏ
Ｎ）してコンプレッサ７を（再）起動し、第１電磁弁２
３を閉弁し、第２電磁弁２４を開弁して、第２冷媒循環
回路２２にて冷凍サイクル装置２０を運転する（空調制
御手段：ステップＳ１１）。その後に、図６のルーチン
を抜ける。

【００３９】〔第１実施形態の作用〕次に、本実施形態
の車両用空調装置の作用を図１ないし図４に基づいて簡
単に説明する。

【００４０】イ）クーラモード空調モードがクーラモードの時には、電磁クラッチ８が
ＯＮされ、第１電磁弁２３が開弁し、第２電磁弁２４が
閉弁する。したがって、コンプレッサ７より吐出された
高温、高圧のガス冷媒は、第１冷媒循環回路２１を還流
してエバポレータ６内に流入する。そして、空調ダクト
２内に吸い込まれた空気は、エバポレータ６で低温、低
圧の冷媒と熱交換して冷却されて車室内に吹き出され
る。これにより、車室内が冷房される。

【００４１】ロ）ヒータモード空調モードがヒータモードの時には、ホットガススイッ
チ９９がＯＮされ、冷却水温度（ＴＷ）が所定温度（例
えば８０℃）以下で温水式暖房装置４の暖房能力が不足
しており、更に、コンプレッサ７の起動可能領域（下述
する）である場合に、電磁クラッチ８がＯＮされ、第１
電磁弁２３が閉弁し、第２電磁弁２４が開弁する。さら
に、温水弁１５も開弁する。

【００４２】したがって、コンプレッサ７より吐出され
た高温、高圧のガス冷媒は、第２冷媒循環回路２２を還
流してエバポレータ６内に流入する。また、エンジンＥ
の排熱を吸収した冷却水は、冷却水循環回路１４を還流
して温水ヒータ５内に流入する。そして、空調ダクト２
内に吸い込まれた空気は、エバポレータ６で高温、低圧
の冷媒と熱交換して加熱され、更に温水ヒータ５で高温
の冷却水と熱交換して更に加熱されて車室内に吹き出さ
れる。これにより、車室内が暖房される。

【００４３】ここで、本実施形態のコンプレッサ７の起
動可能領域は、図４の特性図に示したように、例えばコ
ンプレッサ７の回転速度（ＮＣ）と外気温度（ＴＡＭ）
とからコンプレッサ７の吸入圧力（ＰＳ）を推定し、決
定される。

【００４４】例えば外気温度が−３０℃で、コンプレッ
サ７の回転速度が１０００ｒｐｍの時には、コンプレッ
サ７の吸入圧力（ＰＳ）が所定値（例えば−０．５ｋｇ
／ｃｍ²Ｇ）であると推定する。したがって、コンプレ
ッサ７の回転速度が１０００ｒｐｍで、外気温度が−３
０℃よりも低ければ、あるいは外気温度が−３０℃で、
コンプレッサ７の回転速度が１０００ｒｐｍよりも速け
れば、コンプレッサ７の起動時にコンプレッサ７の吸入
部が負圧となる可能性が高いので、コンプレッサ７を自
動停止（起動しないように）する。

【００４５】また、外気温度が−２０℃で、コンプレッ
サ７の回転速度が３０００ｒｐｍの時には、コンプレッ
サ７の吸入圧力（ＰＳ）が所定値（例えば−０．５ｋｇ
／ｃｍ²Ｇ）であると推定する。したがって、コンプレ
ッサ７の回転速度が３０００ｒｐｍで、外気温度が−２
０℃よりも低ければ、あるいは外気温度が−２０℃で、
コンプレッサ７の回転速度が３０００ｒｐｍよりも速け
れば、コンプレッサ７の起動時にコンプレッサ７の吸入
部が負圧となる可能性が高いので、コンプレッサ７を自
動停止（起動しないように）する。

【００４６】〔第１実施形態の効果〕以上のように、車
両用空調装置は、例えば−２０℃以下の極低外気温時の
第２冷媒循環回路（ホットガスヒータサイクル）２２の
起動時に、コンプレッサ７の吸入圧力を推定できる物理
量（起動可能領域）が所定値よりも小さくなった場合に
は、コンプレッサ７を自動停止して補助暖房運転を止め
ることにより、コンプレッサ７の起動直後にコンプレッ
サ７の吸入圧力が低下することを防止してコンプレッサ
７の吸入部が負圧となることを防止することができる。

【００４７】したがって、コンプレッサ７のシャフトシ
ール部等を改良することなく、コンプレッサ７内部への
空気の混入を防止することができる。また、コンプレッ
サ７内部への空気の混入を防止できるので、サイクル内
の腐食の発生を防止することができ、且つ空調モードが
クーラモードとなった際の第１冷媒循環回路２１の起動
時の異常高圧を防止することができる。

【００４８】〔第２実施形態〕図５は本発明の第２実施
形態を示したもので、コンプレッサ回転速度と外気温と
から決定されるコンプレッサの起動可能領域を示した特
性図である。

【００４９】本実施形態では、第１実施形態のようなコ
ンプレッサ７の吸入圧力（ＰＳ）を推定し、決定された
起動可能領域を、コンプレッサ７の温度、あるいはコン
プレッサ７の温度に相当する物理量（例えばエンジン温
度、冷却水温度、油温、第２冷媒循環回路２２停止時の
冷媒圧力等）で補正することにより、コンプレッサ７の
温度が高ければ高い程、コンプレッサ７が起動し易いよ
うに、逆にコンプレッサ７の温度が低ければ低い程、コ
ンプレッサ７が起動し難いように制御しても良い。

【００５０】〔第３実施形態〕図６は本発明の第３実施
形態を示したもので、エアコンＥＣＵによるコンプレッ
サ制御方法を示したフローチャートである。ここで、図
３のフローチャートと同一の制御状態は同番号を付し、
説明を省略する。

【００５１】本実施形態では、エアコンＥＣＵ１０に図
示しない冷媒圧力スイッチ（または冷媒圧力センサ）か
らのセンサ信号を入力するようにすることで、コンプレ
ッサ７の吸入圧力（ＰＳ）を検出できるようにしてい
る。

【００５２】本実施形態では、ステップＳ５の判定結果
がＹＥＳの場合、つまりホットガススイッチ９９がＯＮ
されている場合には、タイマー回路のカウントをリセッ
ト（Ｉ＝０）してスタートさせる（ステップＳ２１）。
次に、タイマー回路のカウント（Ｉ）が例えば１秒間以
上で、且つ６０秒間以内であるか否かを判定する（ステ
ップ２２）。この判定結果がＹＥＳの場合には、タイマ
ー回路のカウント（Ｉ）を更新（Ｉ＝Ｉ＋１）する（ス
テップＳ２３）。その後に、ステップＳ２２の判定処理
に戻る。

【００５３】また、ステップＳ２２の判定結果がＮＯの
場合には、タイマー回路のカウントをリセット（Ｉ＝
０）してスタートさせる（ステップＳ２４）。次に、冷
却水温度（ＴＷ）が所定温度（例えば８０℃）以下であ
るか否かを判定する（冷却水温度判定手段：ステップ２
５）。この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ６の
制御処理に進む。

【００５４】また、ステップＳ２５の判定結果がＹＥＳ
の場合には、電磁クラッチ（Ｍｇ／Ｃｌ）８を通電（Ｏ
Ｎ）してコンプレッサ７を（再）起動し、第１電磁弁２
３を閉弁し、第２電磁弁２４を開弁して、第２冷媒循環
回路２２にて冷凍サイクル装置２０を運転する（空調制
御手段：ステップＳ２６）。

【００５５】次に、圧力スイッチ（または圧力センサ）
にて検出されるコンプレッサ７の吸入圧力（ＰＳ）が所
定値（例えば−０．５ｋｇ／ｃｍ²Ｇ）以下であるか否
かを判定する（吸入圧力判定手段：ステップＳ２７）。
この判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ２２の制御
判定に戻る。

【００５６】また、ステップＳ２７の判定結果がＹＥＳ
の場合には、電磁クラッチ（Ｍｇ／Ｃｌ）８への通電を
停止（ＯＦＦ）してコンプレッサ７を自動停止し、第１
電磁弁２３および第２電磁弁２４を閉弁する（空調制御
手段：ステップＳ２８）。タイマー回路のカウント
（Ｉ）を更新（Ｉ＝Ｉ＋１）する（ステップＳ２９）。
その後に、ステップＳ２２の制御判定に戻る。

【００５７】以上のように、本実施形態では、コンプレ
ッサ７の吸入圧力（ＰＳ）を冷媒圧力スイッチ（あるい
は冷媒圧力センサ）にて直接検出し、検出した吸入圧力
（ＰＳ）が所定値（例えば−０．５ｋｇ／ｃｍ²Ｇ）以
下になった時に、電磁クラッチ８をＯＦＦしてコンプレ
ッサ７（ホットガスヒータサイクル）を自動停止させ
る。そして、ホットガスヒータサイクルを自動停止させ
てから所定時間（例えば６０秒間）が経過した後に、電
磁クラッチ８をＯＮしてコンプレッサ７を再起動させる
ようにしている。

【００５８】したがって、ホットガスヒータサイクルを
自動停止させてから所定時間が経過した後に、ホットガ
スヒータサイクルを再起動させることができるので、エ
ンジンの冷却水を利用して暖房を行う温水式暖房装置４
の温水ヒータ５（主暖房装置）による暖房能力が不足し
ている時に、エバポレータ６に導かれるホットガスによ
ってその温水ヒータ５の暖房能力を補助することがで
き、温水式暖房装置４の立ち上がり時に車室内を急速に
補助暖房することができる。

【００５９】〔他の実施形態〕本実施形態では、本発明
を自動車等の車両用空調装置の冷凍サイクル装置に適用
したが、本発明を航空機、船舶または鉄道車両等の空調
装置の冷凍サイクル装置に適用しても良い。また、本発
明を工場、店舗または住宅等の空調装置の冷凍サイクル
装置に適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用空調装置の全体構造を示した構成図であ
る（第１実施形態）。

【図２】車両用空調装置の制御系を示したブロック図で
ある（第１実施形態）。

【図３】エアコンＥＣＵによるコンプレッサ制御方法を
示したフローチャートである（第１実施形態）。

【図４】コンプレッサの回転速度と外気温度とから決定
されるコンプレッサの起動可能領域を示した特性図であ
る（第１実施形態）。

【図５】コンプレッサの回転速度と外気温度とから決定
されるコンプレッサの起動可能領域を示した特性図であ
る（第２実施形態）。

【図６】エアコンＥＣＵによるコンプレッサ制御方法を
示したフローチャートである（第３実施形態）。

【図７】起動直後のコンプレッサの吐出圧力（ＰＤ）お
よびコンプレッサの吸入圧力（ＰＳ）の変化を示したタ
イムチャートである（従来の技術）。

【符号の説明】

Ｅエンジン（内燃機関）２空調ダクト４温水式暖房装置（主暖房装置）５温水ヒータ６エバポレータ（室内熱交換器、冷媒蒸発器）７コンプレッサ（冷媒圧縮機）１０エアコンＥＣＵ（空調制御手段）２０冷凍サイクル装置（補助暖房装置）２１第１冷媒循環回路（冷凍サイクル）２２第２冷媒循環回路（ホットガスヒータサイクル）２５コンデンサ（室外熱交換器、冷媒凝縮器）２７膨張弁（第１減圧手段）２９減圧装置（第２減圧手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山中康司愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者伊藤肇愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）冷媒圧縮機より吐出された高温の冷
媒を、室外熱交換器、第１減圧手段および室内熱交換器
に順番に導いて、その室内熱交換器で空調ダクト内を流
れる空気を冷却した後に前記冷媒圧縮機に戻すようにし
た第１冷媒循環回路と、（ｂ）冷媒圧縮機より吐出された高温の冷媒を、前記室
外熱交換器を迂回させて、第２減圧手段および前記室内
熱交換器に順番に導いて、その室内熱交換器で空調ダク
ト内を流れる空気を加熱した後に前記冷媒圧縮機に戻す
ようにした第２冷媒循環回路と、（ｃ）前記冷媒圧縮機に吸入される吸入圧力に関連する
物理量を検出する吸入圧力検出手段を有し、この吸入圧力検出手段にて検出される吸入圧力に関連す
る物理量が所定値よりも小さくなった時に、前記第２冷
媒循環回路を自動停止させるように前記冷媒圧縮機を制
御する空調制御手段とを備えた冷凍サイクル装置。
【請求項２】請求項１に記載の冷凍サイクル装置におい
て、前記空調制御手段は、前記第２冷媒循環回路を自動停止
させてから所定時間が経過した後に、前記第２冷媒循環
回路を再起動させるように前記冷媒圧縮機を制御するこ
とを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項３】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、前記吸入圧力検出手段は、室外の空気温度である外気温
度を検出する外気温度検出手段、および前記冷媒圧縮機
の回転速度を検出する回転速度検出手段を有し、前記外気温度検出手段にて検出される外気温度、および
前記回転速度検出手段にて検出した圧縮機速度に基づい
て、前記冷媒圧縮機の吸入圧力を推定し、この推定した前記冷媒圧縮機の吸入圧力に基づいて、前
記冷媒圧縮機の起動可能領域を設定し、この設定した前記起動可能領域でのみ、前記第２冷媒循
環回路が起動するように前記冷媒圧縮機を制御すること
を特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項４】請求項３に記載の冷凍サイクル装置におい
て、前記吸入圧力検出手段は、前記冷媒圧縮機の圧縮機温度
に関連する物理量に基づいて、前記起動可能領域を補正
することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】請求項４に記載の冷凍サイクル装置におい
て、前記圧縮機温度に関連する物理量は、内燃機関の冷却水
温度、内燃機関の潤滑油油温、あるいは前記冷媒循環回
路内の冷媒圧力であることを特徴とする冷凍サイクル装
置。