JP2007040606A - 帰還オイル良否判定装置および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷凍サイクル装置の帰還オイル量の不足を適切に判定する。
【解決手段】 圧縮機吐出容量を変更するための仮制御電流Ｉｎｔを算出する（Ｓ９６）。算出した仮制御電流Ｉｎｔ（低圧側情報値）と、圧縮機吐出冷媒圧力Ｐｄ（高圧側情報値）に基づいて予め定めた制御電流しきい値Ｉｎｄとを比較することで、帰還オイル量の不足を適切に判定する（Ｓ９７）。帰還オイル量の不足が判定された場合は、圧縮機吐出容量を変更する制御電流Ｉｎを制御電流しきい値Ｉｎｄに変更して帰還オイル量の不足を解消する（Ｓ９９）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、冷凍サイクルの圧縮機に帰還する帰還オイル量が不足するか否かを判定する帰還オイル良否判定装置、および、この帰還オイル良否判定装置を適用した冷凍サイクル装置に関するもので、車両用空調装置に用いて好適なものである。

従来、車両用空調装置では、蒸発器の冷房熱負荷が小さい場合に、通常運転時よりも圧縮機の吐出能力を低減させて車両用空調装置の省動力化を図っている。

ところで、冷凍サイクルを循環する冷媒には圧縮機摺動部潤滑用のオイルが混合されているので、圧縮機の吐出能力が減少すると、サイクル内循環冷媒流量が減少して圧縮機へ帰還する帰還オイル量も減少する。そして、帰還オイル量が減少すると、圧縮機摺動部の潤滑不足が発生して、圧縮機の耐久性に悪影響を与えてしまう。

そこで、特許文献１では、帰還オイル量が不足する場合には、圧縮機の吐出能力を強制的に増加させ、サイクル内循環冷媒流量を増加させることで帰還オイル量の不足を解消している。また、帰還オイル量が不足するか否かを判定する帰還オイル良否判定は、蒸発器吸込空気温度Ｔａと目標蒸発器吹出温度ＴＥＯとの差に基づいて行っている。

具体的には、Ｔａ−ＴＥＯが所定の判定値（例えば、２℃）以下の場合に、一律に、帰還オイル量が不足すると判定している。これは、Ｔａ−ＴＥＯが所定の判定値以下になった場合は、蒸発器の冷房熱負荷低下→圧縮機の吐出能力低減→サイクル内循環冷媒流量減少となり、帰還オイル量が不足すると推定されるからである。
特開平１１−１２３９３０号公報

ところで、本発明者の検討によると、帰還オイル良否判定には、サイクル内の低圧側物理量のみならず、高圧側物理量も大きく影響することがわかった。その理由は、例えば、サイクル内の高圧圧力が変化すれば、サイクル内循環冷媒流量が変化し、帰還オイル量も変化するからである。

しかし、従来技術では、低圧側物理量に関連する蒸発器吸込空気温度Ｔａと目標蒸発器吹出温度ＴＥＯとに基づいて帰還オイル良否判定を行っており、高圧側物理量を考慮した判定を行っていない。

このため、従来技術の帰還オイル良否判定では、例えば、高圧圧力が低い場合の帰還オイル良否判定ができるように、Ｔａ−ＴＥＯの判定値を大きめに設定すると、高圧圧力が上昇し帰還オイル量が増加して圧縮機を十分潤滑できる場合であっても帰還オイル量が不足するものと判定してしまう。その結果、帰還オイル量が良好であっても不必要に圧縮機の吐出能力を強制的に増加させ、冷凍サイクル装置の省動力化を妨げてしまう。

さらに、高圧圧力が高い場合の帰還オイル良否判定ができるように判定値を小さめに設定すると、高圧圧力が低下し帰還オイル量が減少して圧縮機が潤滑不良となる場合であっても帰還オイル量が良好であると判定してしまう。その結果、帰還オイル量が不足しても圧縮機の吐出能力を増加させることなく運転を継続し、圧縮機の耐久性に悪影響を与えてしまう点で問題となる。

本発明では、上記点に鑑み、適切な帰還オイル良否判定を行うことを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、予め冷凍サイクル装置の低圧側物理量に関連する低圧側情報値（Ｉｎｔ、ＴＥＯｔ）と高圧側物理量に関連する高圧側情報値（Ｐｄ）とに基づいて定めた帰還オイル不足領域と帰還オイル良好領域とを区分けする帰還オイル良否しきい線を記憶しており、低圧側情報値（Ｉｎｔ、ＴＥＯｔ）の実際の読込値と高圧側情報値（Ｐｄ）の実際の読込値とによって決定される点が、帰還オイル不足領域に属するか否かを判定する帰還オイル良否判定装置を第１の特徴とする。

ここで、低圧側情報値（Ｉｎｔ、ＴＥＯｔ）とは、低圧冷媒の圧力や温度といった物理量のみならず、低圧冷媒の圧力や温度を推定するために算出された算出値や低圧冷媒の圧力や温度を制御するために算出された制御目標値などを含むものである。高圧側情報値（Ｐｄ）も同様である。

これによれば、低圧側情報値（Ｉｎｔ、ＴＥＯｔ）と高圧側情報値（Ｐｄ）とに基づいて、サイクル内の高低圧差の変化などを考慮した帰還オイル良否判定を行っているので、適切な帰還オイル良否判定を行うことができる。

また、本発明では、潤滑用のオイルが混合された冷媒を吸入および吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機（１１）の吐出能力を制御するための制御信号（Ｉｎ）を算出する制御信号算出手段（Ｓ９）と、予めサイクル内の低圧側物理量に関連する低圧側情報値（Ｉｎｔ、ＴＥＯｔ）と高圧側物理量に関連する高圧側情報値（Ｐｄ）とに基づいて定めた帰還オイル不足領域と帰還オイル良好領域とを区分けする帰還オイル良否しきい線を記憶した帰還オイル良否判定手段（Ｓ９７、Ｓ９０６）とを備え、帰還オイル良否判定手段（Ｓ９７、Ｓ９０６）は、低圧側情報値（Ｉｎｔ、ＴＥＯｔ）の実際の読込値と高圧側情報値（Ｐｄ）の実際の読込値とによって決定される点が、帰還オイル不足領域に属するか否かによって帰還オイル量の良否を判定するようになっており、制御信号算出手段（Ｓ９）は、帰還オイル良否判定手段（Ｓ９７、Ｓ９０６）が帰還オイル量の不足を判定したときは、制御信号（Ｉｎ）を、点が帰還オイル不足領域に連続的に属することを回避する値に変更する冷凍サイクル装置を第２の特徴とする。

これは、第１の特徴の発明対象を、冷凍サイクル装置に適用したもので、帰還オイル良否判定手段（Ｓ９７、Ｓ９０６）が帰還オイル量の不足を判定すると、制御信号算出手段（Ｓ９）が制御信号（Ｉｎ）を変更して点が帰還オイル不足領域に連続的に属することを回避するようになっているので、圧縮機の耐久性に悪影響を与えることを防止できる。

さらに、適切な帰還オイル良否判定を行っているので、不必要に制御信号（Ｉｎ）を変更して圧縮機の吐出能力を強制的に増加させてしまうことを防止し、空調装置の省動力化を図ることができる。また、帰還オイル量が不足した状態で圧縮機（１１）が運転されることも回避できるので、圧縮機（１１）の耐久性に悪影響を与えることも防止できる。

上記第１の特徴および第２の特徴の効果を発揮させるためには、具体的には、低圧側情報値（Ｉｎｔ、ＴＥＯｔ）は、冷凍サイクルの低圧圧力に関連する物理量を用いればよい。さらに、高圧側情報値（Ｐｄ）は、冷凍サイクルの高圧圧力に関連する物理量を用いればよい。

第２の特徴の効果を発揮させるために、帰還オイル不足領域に連続的に属することを回避する手段として、具体的には、制御信号（Ｉｎ）を、点が帰還オイル良好領域に移行する値に変更すればよい。また、制御信号（Ｉｎ）を、圧縮機（１１）が断続的に非作動状態となる値に変更してもよい。

また、第２の特徴の効果を発揮させるために、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する蒸発器（９）と、蒸発器（９）の冷却度合の目標値（ＴＥＯ）を算出する目標冷却度合算出手段（Ｓ９１〜Ｓ９５、Ｓ９０１〜Ｓ９０５）とを備える冷凍サイクル装置にあっては、圧縮機（１１）は、吐出容量の変更を行うことができる可変容量型圧縮機とし、制御信号算出手段（Ｓ９）は、制御信号として、吐出容量を変更するための制御電流（Ｉｎ）を算出するようになっており、制御電流（Ｉｎ）は、実際の冷却度合（Ｔｅ）が目標値（ＴＥＯ）に近づくように算出されるようにしてもよい。

そして、低圧側情報値は、実際の冷却度合（Ｔｅ）が目標値（ＴＥＯ）に近づくように算出された前記制御電流（Ｉｎ）の仮算出値（Ｉｎｔ）とすればよい。

これによれば、低圧側情報値を制御電流（Ｉｎ）の仮算出値（Ｉｎｔ）としているので、低圧側情報値を検出する手段を新設することなく、低圧側情報値を容易に把握でき、上記第２の特徴の効果を容易に発揮できる。

また、低圧側情報値は、目標値（ＴＥＯ）を決定するために算出された冷却度合の仮目標値（ＴＥＯｔ）としてもよい。

このようにしても、低圧側情報値を冷却度合の仮目標値（ＴＥＯｔ）としているので、低圧側情報値を検出する手段を新設することなく、低圧側情報値を容易に把握でき、上記第２の特徴の効果を容易に発揮できる。

また、高圧側情報値は、サイクル内の高圧圧力（Ｐｄ）としてもよい。

これによれば、一般的に冷凍サイクル内の圧力異常を検知するために設けられている高圧圧力センサの出力値によって高圧側情報値を把握できるので、高圧側情報値を検出するための専用検出手段を新設する必要がなく、上記第２の特徴を容易に発揮できる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、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ものである。

（第１実施形態）
本実施形態は本発明の冷凍サイクル装置を車両用空調装置に適用したもので、図１は車両用空調装置の全体構成を示すものである。車両用空調装置は車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）内側部等に配設される室内空調ユニット１を備えている。この室内空調ユニット１はケース２を有し、このケース２内に車室内へ向かって空気が送風される空気通路を構成する。

このケース２の空気通路の最上流部に内気導入口３および外気導入口４を有する内外気切替箱５を配置している。この内外気切替箱５内に、内外気切替手段としての内外気切替ドア６を回転自在に配置している。

この内外気切替ドア６はサーボモータ７によって駆動されるもので、内気導入口３より内気（車室内空気）を導入する内気モードと、外気導入口４より外気（車室外空気）を導入する外気モードと、内気と外気を同時に導入する半内気モードとを切り替える。

内外気切替箱５の下流側には車室内に向かって空気を送風する電動式の送風機８を配置している。この送風機８は、遠心式の送風ファン８ａをモータ８ｂにより駆動するようになっている。送風機８の下流側には送風空気を冷却する冷却用熱交換器をなす蒸発器９を配置している。

この蒸発器９は、冷凍サイクル１０を構成する要素の一つである。蒸発器９に流入した低圧の冷媒は送風機８によって送風された送風空気から吸熱して蒸発し、送風空気を冷却することができる。なお、冷凍サイクル１０は蒸発器９、圧縮機１１、凝縮器１２、気液分離器１３、膨張弁１４等によって構成される。

圧縮機１１は、冷媒を吸入、圧縮および吐出するものであり、プーリおよびベルトＶを介して車両エンジンＥの回転動力が伝達されて回転駆動される。なお、圧縮機１１の詳細については後述する。

凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された冷媒と外気とを熱交換させて、冷媒を冷却する放熱器である。凝縮器１２に外気を送風する送風ファン１２ａはモータ１２ｂにより駆動される。凝縮器１２から流出した冷媒は、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器１３（レシーバ）に流入する。

膨張弁１４は、気液分離器１３で分離された液相冷媒を減圧膨張させるものである。本実施形態では、圧縮機１１に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨張弁を採用している。

減圧膨張された冷媒は蒸発器９に流入して蒸発した後、再び圧縮機１１に流入する。このように、圧縮機１１→凝縮器１２→気液分離器１３→膨張弁１４→蒸発器９→圧縮機１１の順で冷媒が循環する周知の冷凍サイクルが構成されている。

一方、室内空調ユニット１において、蒸発器９の下流側にはケース２内を流れる空気を加熱するヒータコア１５を配置している。このヒータコア１５は車両エンジン冷却水を熱源として（エンジン冷却水回路は図示せず。）、蒸発器９通過後の空気（冷風）を加熱する加熱用熱交換器である。ヒータコア１５の側方にはバイパス通路１６が形成され、このバイパス通路１６をヒータコア１５のバイパス空気が流れる。

蒸発器９とヒータコア１５との間に温度調整手段をなすエアミックスドア１７を回転自在に配置してある。このエアミックスドア１７はサーボモータ１８により駆動されて、その回転位置（開度）が連続的に調整可能になっている。

このエアミックスドア１７の開度によりヒータコア１５を通る空気量（温風量）と、バイパス通路１６を通過してヒータコア１５をバイパスする空気量（冷風量）との割合を調節し、これにより、車室内に吹き出す空気の温度を調整するようになっている。

ケース２の空気通路の最下流部には、車両の前面窓ガラスＷに向けて空調風を吹き出すためのデフロスタ吹出口１９、乗員の顔部に向けて空調風を吹き出すためのフェイス吹出口２０、および乗員の足元部に向けて空調風を吹き出すためのフット吹出口２１の計３種類の吹出口が設けられている。

これら吹出口１９〜２１の上流部にはデフロスタドア２２、フェイスドア２３およびフットドア２４が回転自在に配置されている。これらのドア２２〜２４は、図示しないリンク機構を介して共通のサーボモータ２５によって開閉操作される。

次に、圧縮機１１について説明すると、本実施形態の圧縮機１１は、外部からの制御信号により吐出容量を連続的に可変制御できる斜板式可変容量型圧縮機である。

具体的には、吐出冷媒圧力Ｐｄと吸入冷媒圧力Ｐｓを利用して斜板室（図示せず。）の圧力Ｐｃを制御することにより、斜板の傾斜角度を可変してピストンのストロークを変化させ、これにより、吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させる。そして、この吐出容量の変化により吐出能力を調整するものである。

ここで、吐出容量は冷媒の吸入圧縮を行う作動空間の幾何学的な容積であり、具体的には、ピストンストロークの上死点と下死点との間のシリンダ容積である。

また、本実施形態では、斜板式の可変容量型圧縮機の中でも吐出容量の変更により圧縮機１１の吸入冷媒圧力Ｐｓを制御する低圧制御タイプの斜板式可変容量型圧縮機を用いている。

ここで、低圧制御タイプの斜板式可変容量型圧縮機における斜板室の圧力Ｐｃの制御について説明すると、圧縮機１１は電磁式容量制御弁１１ａを備えており、この電磁式容量制御弁１１ａは、圧縮機１１の吸入冷媒圧力Ｐｓによる力を発生する圧力応動機構（図示せず。）と、この吸入冷媒圧力Ｐｓによる力と対向する電磁力を発生する電磁機構（図示せず。）とを内蔵している。

この電磁機構の電磁力は、後述する空調制御装置３０から出力される制御電流Ｉｎによって決定される。そして、この吸入冷媒圧力Ｐｓに応じた力と電磁力によって変位する弁体（図示せず。）により吐出冷媒圧力Ｐｄを斜板室に導入する割合を変化させることで、斜板室の圧力Ｐｃを変化させている。

そして、斜板式可変容量型圧縮機においては、周知のように制御室の圧力Ｐｃの低下→斜板の傾斜角度の増加→ピストンストロークの増加→吐出容量の増加となり、逆に、制御圧Ｐｃの上昇→斜板の傾斜角度の減少→ピストンストロークの減少→吐出容量の減少となるように吐出容量変更機構が構成されている。

また、上記電磁力は、吸入冷媒圧力Ｐｓに応じた力と対向する力なので、電磁力を増加させると、制御室の圧力Ｐｃも低下して圧縮機１１の吐出容量が増加する。よって、電磁力によって圧縮機１１吸入冷媒の目標低圧Ｐｓｔが決定されることになる。

さらに、電磁力は電磁式容量制御弁１１ａの電磁機構に供給される制御電流Ｉｎに応じて決定されるから、図２に示すように、制御電流Ｉｎの増加に応じて圧縮機１１吸入冷媒の目標低圧Ｐｓｔが低下する関係となる。

なお、制御電流Ｉｎは具体的には電流制御回路の構成上、デューティ制御により変化させる方式とするのが通常であるが、制御電流Ｉｎの値をデューティ制御によらず直接、連続的（アナログ的）に変化させてもよい。

また、圧縮機１１では制御圧Ｐｃの調整により吐出容量を１００％から略０％付近まで連続的に変化させることができるので、吐出容量を略０％付近に減少することにより、圧縮機１１が実質的に作動停止状態にすることができる。従って、本実施形態では、圧縮機１１の回転軸をプーリ、ベルトＶを介して車両エンジンに常時連結するクラッチレスの構成となっている。もちろん、電磁クラッチを介して車両エンジンから動力を伝達できるようにしてもよい。

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明すると、空調制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この空調制御装置３０は、そのＲＯＭ内に空調装置制御プログラムを記憶しており、その空調装置制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。

空調制御装置３０の入力側には空調用センサ群３１〜３６からセンサ検出信号が入力され、また、車室内前部の計器盤付近に配置される空調操作パネル３７に設けられた各種空調操作スイッチ３８〜４３から操作信号が入力される。

空調用センサ群としては、具体的には、外気温Ｔａｍを検出する外気センサ３１、内気温Ｔｒを検出する内気センサ３２、車室内に入射する日射量Ｔｓを検出する日射センサ３３、蒸発器９の空気吹出部に配置されて蒸発器吹出空気温度Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ３４、ヒータコア１５に流入するエンジン冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ３５、圧縮機１１から吐出される吐出冷媒圧力Ｐｄを検出する高圧圧力センサ３６等が設けられる。

ここで、本実施形態では、蒸発器温度センサ３４の検出値である蒸発器吹出空気温度Ｔｅは、蒸発器９の冷却度合を示す値である。なお、蒸発器９の冷却度合を示す値として、蒸発器９の熱交換部構成部品（例えば、熱交換部フィン）の温度を検出して用いてもよい。

また、高圧圧力センサ３６の検出値である吐出冷媒圧力Ｐｄは高圧側情報値となる。また、高圧圧力センサ３６は、冷凍サイクル内の圧力異常を検知するために設けられており、高圧圧力センサ３６の検出値Ｐｄを高圧側情報値として利用すれば、高圧側情報値を検出するための専用検出手段を新設する必要がない。

また、空調操作パネル３７には各種空調操作スイッチとして、吹出モードドア２２〜２４により切り替わる吹出モードをマニュアル設定する吹出モードスイッチ３８、内外気切替ドア６による内外気吸込モードをマニュアル設定する内外気切替スイッチ３９、圧縮機１１の作動指令信号を出すエアコンスイッチ４０、送風機８の風量をマニュアル設定する送風機作動スイッチ４１、空調自動制御状態の指令信号を出すオートスイッチ４２、および車室内温度を設定する温度設定手段をなす温度設定スイッチ４３等が設けられる。

空調制御装置３０の出力側には、圧縮機１１の電磁式容量制御弁１１ａ、各機器の電気駆動手段をなすサーボモータ７、１８、２５、送風機８のモータ８ｂ、および凝縮器冷却ファン１２ａのモータ１２ｂが接続され、これらの機器の作動が空調制御装置３０の出力信号により制御される。

次に、本実施形態において、空調制御装置３０が実行する制御処理を図３のフローチャートに基づいて説明する。この制御ルーチンは、図示しない車両エンジンのイグニッションスイッチの投入状態においてオートスイッチ４２が投入されるとスタートする。

先ず、ステップＳ１ではフラグ、タイマ等の初期化がなされ、次のステップＳ２で空調操作パネル３７の操作信号を読込む。そして、次のステップＳ３で、車両環境状態の信号、すなわち、センサ群３１〜３６により検出された検出信号を読込む。

次に、ステップＳ４にて、車室内吹出空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。この目標吹出温度ＴＡＯは空調熱負荷変動、車室内温度（内気温）Ｔｒおよび温度設定スイッチ４３により設定した設定温度Ｔｓｅｔに基づいて、下記数式Ｅ１により算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｅ１）
ここで、Ｔｒは内気センサ３２により検出される内気温、Ｔａｍは外気センサ３１により検出される外気温、Ｔｓは日射センサ３３により検出される日射量、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインおよびＣは補正用の定数である。

次に、ステップＳ５にて、送風機８により送風される空気の目標送風量を決定する。具体的にはモータ８ｂに印加するブロワモータ電圧をＴＡＯに基づいて、あらかじめ空調用制御装置３０に記憶された制御マップを参照して決定する。

本実施形態では、ＴＡＯの極低温域（最大冷房域）および極高温域（最大暖房域）でブロワモータ電圧を最大値付近の高電圧にして、送風機８の風量を最大風量付近に制御する。また、ＴＡＯが極低温域から中間温度域に向かって上昇すると、ＴＡＯの上昇に応じてブロワモータ電圧を減少して、送風機８の風量を減少させる。さらに、ＴＡＯが極高温域から中間温度域に向かって低下すると、ＴＡＯの低下に応じてブロワモータ電圧を減少して、送風機８の風量を減少させる。また、ＴＡＯが所定の中間温度域内に入ると、ブロワモータ電圧を最小値にして送風機８の風量を最小値にするようになっている。

次に、ステップＳ６にて、内外気モードを決定する。この内外気モードもＴＡＯに基づいて、あらかじめ空調制御装置３０に記憶された制御マップを参照して決定する。本実施形態では、設定温度Ｔｓｅｔに対して内気温Ｔｒが所定温度以上に高いとき（冷房高負荷時）に内気モードとし、ＴＡＯが低温側から高温側へ上昇するにつれて、全内気モード→内外気混入モード→全外気モードと切り替える。

次に、ステップＳ７にて、吹出モードを決定する。この吹出モードも、ＴＡＯに基づいて、あらかじめ空調用制御装置３０に記憶された制御マップを参照して決定する。本実施形態では、ＴＡＯが低温域から高温域へと上昇するにつれて吹出モードをフットモード→バイレベル（Ｂ／Ｌ）モード→フェイスモードへと順次切り替える。

次に、ステップＳ８にて、エアミックスドア１７の目標開度ＳＷを上記ＴＡＯ、蒸発器吹出空気温度Ｔｅ（蒸発器温度センサ３４の検出温度）、及びエンジン冷却水温度Ｔｗ（水温センサ３５の検出温度）に基づいて次の数式Ｅ２により算出する。
ＳＷ＝〔（ＴＡＯ−Ｔｅ）／（Ｔｗ−Ｔｅ）〕×１００（％）…（Ｅ２）
なお、ＳＷ＝０（％）は、エアミックスドア１７の最大冷房位置であり、バイパス通路１６を全開し、ヒータコア１５側の通風路を全閉する。これに対し、ＳＷ＝１００（％）は、エアミックスドア１７の最大暖房位置であり、バイパス通路１６を全閉し、ヒータコア１５側の通風路を全開する。

次に、ステップＳ９にて、圧縮機１１の吐出容量を決定する。具体的には電磁式容量制御弁１１ａへ供給する制御電流Ｉｎを算出する。ステップＳ９の詳細は図４により説明する。

まず、ステップＳ９１〜Ｓ９５は本実施形態における目標冷却度合算出手段であり、蒸発器９の冷却度合の目標値である目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを算出する。この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯは、蒸発器９にて冷却される車室内吹出空気の目標値であり、車室内吹出空気の温度調整を行うために必要な温度である。

まず、ステップＳ９１にて、第１目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ１を決定する。具体的には、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、あらかじめ空調用制御装置３０に記憶された図５に示す制御マップを参照して決定する。本実施形態では、前述の如くＴＡＯの低下に伴ってＴＥＯ１が低下するようになっている。

次に、ステップＳ９２で、第２目標蒸発器吹出温度ＴＥＯ２を決定する。具体的には、外気温Ｔａｍに基づいて、あらかじめ空調用制御装置３０に記憶された図６に示す制御マップを参照して決定する。本実施形態では、低温域では、窓ガラスＷ曇り防止のために除湿能力確保が必要となるので、ＴＥＯ２を外気温Ｔａｍの低下とともに低下させる。また、中間温度域では冷房、除湿の必要性が低下するので、ＴＥＯ２を上昇させる。さらに、高温域では冷房能力確保のため、ＴＥＯ２を外気温度Ｔａｍの上昇とともに低下させている。

ここで、図５、６に示すＴＥＯｍｎは、蒸発器９への着霜を防止するために設定された目標蒸発器吹出温度ＴＥＯの下限値であり、本実施形態では、ＴＥＯｍｎは３（℃）としている。

次に、ステップＳ９３〜Ｓ９５では、上記ＴＥＯ１、ＴＥＯ２のうち、低い温度の方を目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと決定してステップＳ９６へ進む。このように決定することで、車室内吹出空気の冷房および除湿を行うために必要なＴＥＯが決定される。

次に、ステップＳ９６にて、電磁式容量制御弁１１ａに供給する制御電流Ｉｎの仮算出値となる仮制御電流Ｉｎｔを算出する。この仮制御電流Ｉｎｔは本実施形態における低圧側情報値である。具体的には、Ｉｎｔは蒸発器吹出空気温度Ｔｅと目標蒸発器吹出温度ＴＥＯとの偏差Ｅｎ（Ｅｎ＝Ｔｅ−ＴＥＯ）を算出し、この偏差Ｅｎに基づいてＴｅをＴＥＯに近づけるようにＩｎｔを比例積分制御（ＰＩ制御）などによるフィードバック制御手法にて算出する。

次に、ステップＳ９７にて、仮制御電流Ｉｎｔと高圧冷媒圧力Ｐｄに基づいて帰還オイル良否判定を行う。具体的には、仮制御電流Ｉｎｔが帰還オイル良否しきい値を示す制御電流しきい値Ｉｎｄ以下であれば、帰還オイル量が不足すると判定する。

ここで、制御電流しきい値Ｉｎｄと帰還オイル良否判定について説明する。冷凍サイクル装置のサイクル内冷媒循環流量は圧縮機１１に吸入される吸入冷媒圧力Ｐｓと、圧縮機１１から吐出される吐出冷媒圧力Ｐｄに基づいて、おおよそ把握することができる。また、サイクル内冷媒循環流量によって帰還オイル量が決定するので、サイクル内循環流量を把握することで、適切な帰還オイル良否判定を行うことができる。

そこで、吐出冷媒圧力Ｐｄと吸入冷媒圧力Ｐｓの取りうる範囲において、帰還オイル不足領域を試験により予め調査しておく。本発明者の検討によれば、本実施形態の車両用空調装置では、この帰還オイル不足領域は図７の斜線部に示す範囲になることがわかっている。

ここで、図７に示す帰還オイル良否しきい線は、帰還オイル不足領域と帰還オイル良好領域とを区分けするもので、近似関数ｆ１を用いて式Ｅ３の如く表すことができる。
Ｐｓ＝ｆ１（Ｐｄ）…（Ｅ３）
一方、前述の如く、低圧制御タイプの圧縮機１１においては、制御電流Ｉｎと目標低圧Ｐｓｔには図２に示す関係がある。そして、制御電流Ｉｎによって決定される目標低圧Ｐｓｔに近づくように実際の吸入冷媒圧力Ｐｓが変化するので、目標低圧Ｐｓｔは吸入冷媒圧力Ｐｓとほぼ等しい値をとなる。よって、吸入冷媒圧力Ｐｓと制御電流Ｉｎも図２に示す関係となる。

ここで、帰還オイル良否しきい線上の吸入冷媒圧力Ｐｓに対する制御電流Ｉｎを制御電流しきい値Ｉｎｄとすると、ＰｓとＩｎｄは近似関数ｆ２を用いて式Ｅ４のように表すことができる。
Ｐｓ＝ｆ２（Ｉｎｄ）…（Ｅ４）
そして、式Ｅ３と式Ｅ４を解くことによって、図８に示すように、制御電流しきい値Ｉｎｄと吐出冷媒圧力Ｐｄに基づいて帰還オイル良否しきい線を式Ｅ５に示す関数ｇ１を用いて決定することができる。
Ｉｎｄ＝ｇ１（Ｐｄ）…（Ｅ５）
さらに、空調制御装置３０には予め式Ｅ５が記憶されており、ステップＳ３で読込んだ吐出冷媒圧力Ｐｄに基づいて制御電流しきい値Ｉｎｄを決定することができる。そして、制御電流しきい値ＩｎｄとステップＳ９６で決定した仮制御電流Ｉｎｔとを比較することで、帰還オイル量が不足するか否かを判定ができる。つまり、Ｉｎｔ≧Ｉｎｄであれば、帰還オイル良好領域であり、Ｉｎｔ＜Ｉｎｄであれば、帰還オイル不足領域である。

従って、ステップＳ９７では、予め定めた帰還オイル不足領域と帰還オイル良好領域とを区分けする帰還オイル良否しきい線である式Ｅ５に基づいて、低圧側情報値Ｉｎｔと高圧側情報値Ｐｄとによって決定される点が、帰還オイル不足領域に属するか否かを判定することになる。

ステップＳ９７で帰還オイル良好領域に属する判定された場合は、ステップＳ９８に進み最終的に電磁式容量制御弁１１ａに出力する制御電流ＩｎをＩｎｔとして、ステップＳ１０へ進む。また、ステップＳ９７で帰還オイル不足領域に属すると判定された場合は、ステップＳ９９に進み、制御電流ＩｎをＩｎｄとする。

次に、ステップＳ１０に進み、上記ステップＳ５〜Ｓ９で決定された制御状態が得られるように、空調制御装置３０より各種アクチュエータの駆動装置（１１ａ、７、１８、２５、８ｂ、１２ｂ）に対して出力信号が出力される。次のステップＳ１１で制御周期τの間待機し、制御周期τの経過を判定するとステップＳ２に戻るようになっている。

以上のような制御によって、低圧側情報値（Ｉｎｔ）と高圧側情報値（Ｐｄ）とに基づいて、適切な帰還オイル良否判定を行うことができ、帰還オイル量の不足する場合は、制御電流Ｉｎを、帰還オイル量が良好なるように変更しているので、圧縮機１１の耐久性に悪影響を与えることがない。

さらに、適切な帰還オイル良否判定を行っているので、不必要に制御電流Ｉｎを増加させて圧縮機１１の吐出流量を増加させることがなく、空調装置の省動力化を図ることもできる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、低圧側情報値として仮制御電流Ｉｎｔを用いて帰還オイル良否判定を行ったが、本実施形態では、低圧側情報値として仮目標蒸発器吹出温度ＴＥＯｔを用いて帰還オイル良否判定を行う。このＴＥＯｔは、蒸発器９の冷却度合の目標値となる目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定するための仮目標値である。

このため、図３のステップＳ９（圧縮機吐出容量決定）の制御処理内容が図９に示すように変更されている。その他の構成および空調制御装置３０の制御は第１実施形態と同様である。

本実施形態における、空調制御装置３０が実行するステップＳ９の制御処理について図９により説明する。まず、ステップＳ９０１〜Ｓ９０５において、蒸発器９の冷却度合の仮目標値ＴＥＯｔが算出される。ステップＳ９０１〜Ｓ９０５は本実施形態における目標冷却度合算出手段であり、第１実施形態のステップＳ９１〜Ｓ９５の制御処理によってＴＥＯｔが算出される。

次に、ステップＳ９０６にて、ＴＥＯｔと高圧冷媒圧力Ｐｄに基づいて帰還オイル良否の判定を行う。具体的には、ＴＥＯｔが帰還オイル良否しきい値を示す目標蒸発器吹出温度しきい値ＴＥＯｄ以上であれば、帰還オイル不足状態と判定される。

ここで、目標蒸発器吹出温度しきい値ＴＥＯｄと帰還オイル良否判定について説明する。第１実施形態と同様に、帰還オイル良否しきい線は吐出冷媒圧力Ｐｄと吸入冷媒圧力Ｐｓによって前述の式Ｅ３の如く表わすことができる。

ところで、蒸発器９における冷媒蒸発温度Ｔｅｖと冷媒圧力は冷媒の飽和蒸気圧特性に基づいて決定され、蒸発器９における冷媒圧力は圧縮機１１の吸入圧である吸入冷媒圧力Ｐｓに等しいので、冷媒蒸発温度Ｔｅｖと吸入冷媒圧力Ｐｓは図１０に示すような関係がある。よって、冷媒蒸発温度Ｔｅｖと吸入冷媒圧力Ｐｓは近似関数ｆ３を用いて式Ｅ６のように表すことができる。
Ｔｅｖ＝ｆ３（Ｐｓ）…（Ｅ６）
また、後述するステップＳ９０８にて蒸発器吹出空気温度Ｔｅが目標蒸発器吹出温度ＴＥＯに近づくように制御電流Ｉｎを決定するので、冷媒蒸発温度Ｔｅｖと目標蒸発器吹出温度ＴＥＯはほぼ等しい値となる。よって、式Ｅ３と式Ｅ６を解くことによって、図１１に示すように、目標蒸発器吹出温度しきい値ＴＥＯｄと吐出冷媒圧力Ｐｄとの関係は近似関数ｇ２を用いて式Ｅ７のように表すことができる。
ＴＥＯｄ≒Ｔｅｖ＝ｇ２（Ｐｄ）…（Ｅ７）
さらに、空調制御装置３０には予め式Ｅ７が記憶されており、ステップＳ３で読込んだ吐出冷媒圧力Ｐｄに基づいて目標蒸発器吹出温度しきい値ＴＥＯｄを決定することができる。そして、ＴＥＯｄとステップＳ９０１〜９０５で決定した仮目標蒸発器吹出温度ＴＥＯｔとを比較することで、帰還オイル量が不足するか否かを判定することができる。つまり、ＴＥＯｔ≦ＴＥＯｄであれば、帰還オイル良好領域であり、ＴＥＯｔ＞ＴＥＯｄであれば、帰還オイル不足領域である。

従って、ステップＳ９０６では、予め定めた帰還オイル不足領域と帰還オイル良好領域とを区分けする帰還オイル良否しきい線である式Ｅ７に基づいて、低圧側情報値ＴＥＯｔと高圧側情報値Ｐｄとによって決定される点が、帰還オイル不足領域に属するか否かを判定することになる。

ステップＳ９０６で帰還オイル良好領域に属すると判定された場合は、ステップＳ９０７に進み最終目標値として目標蒸発器吹出温度ＴＥＯをＴＥＯｔとし、ステップＳ９０８へ進む。ステップＳ９０８では、第１実施形態のステップＳ９６と同様に、蒸発器吹出空気温度ＴｅをＴＥＯに近づけるように制御電流Ｉｎを決定する。

また、ステップＳ９０６で帰還オイル不足状態であると判定された場合は、ステップＳ９０９に進む。ここで、帰還オイル不足状態を回避するためには、最終目標値である目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを目標蒸発器吹出温度しきい値ＴＥＯｄ以下にすればよいが、前述の如く、ＴＥＯには着霜を防止するために下限値ＴＥＯｍｎが設定されているため、帰還オイル不良領域であって、ＴＥＯｄ＜ＴＥＯｍｎとなる領域（図１１の細斜線部）に該当するとＴＥＯをＴＥＯｄに変更することができない。

そこで、本実施形態では、ステップＳ９０９にて、圧縮機１１の擬似的な断続運転を実行する。具体的には、図１２に示すように、オイル帰還不足状態であると判定されると、制御電流Ｉｎが０（Ａ）になるように制御し、冷媒吐出容量を略０％として圧縮機１１を非作動状態とする。

そして、蒸発器吹出空気温度Ｔｅが仮目標蒸発器吹出温度ＴＥＯｔ＋αまで上昇した場合は、ＴＥＯをＴＥＯｔに変更して、ステップＳ９０８と同様に制御電流Ｉｎを算出して圧縮機１１を作動状態にする。圧縮機１１が作動状態となりＴｅがＴＥＯまで低下した場合には再びＴＥＯを制御電流Ｉｎが０（Ａ）となるように制御する。ここで、αはハンチング防止のためのヒステリシス幅で、本実施形態では１℃としている。

このように圧縮機１１の擬似的な断続運転を実行することにより、断続的に圧縮機１１を非作動状態として帰還オイル良好領域に移行させ、さらに、帰還オイル不足領域での圧縮機１１の連続運転を回避することができるので、圧縮機１１の耐久性に悪影響を与えないようにすることができる。もちろん、圧縮機１１に電磁クラッチを介して、エンジン動力を伝達する場合は、電磁クラッチの通電状態と非通電状態を切替えて同様の断続制御を行っても良い。

上記のような制御によっても、低圧側情報値（ＴＥＯｔ）と高圧側情報値（Ｐｄ）とに基づいて、帰還オイル良否判定を精度良く行うことができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、圧縮機１１として斜板式可変容量型圧縮機を用いているが、外部からの信号によりサイクル内冷媒循環流量を変更できる他の形式の圧縮機を用いてもよい。例えば、電動式圧縮機を用いて、回転数を変更することでサイクル内冷媒循環流量を変更できるようにしてもよい。

（２）上述の実施形態では、低圧側情報値として圧縮機１１の電磁式容量制御弁１１ａの仮制御電流Ｉｎｔおよび仮目標蒸発器吹出温度ＴＥＯｔを用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、圧縮機１１の吸入冷媒圧力Ｐｓを直接検出して用いても良い。さらに、蒸発器吹出空気温度Ｔｅ、蒸発器熱交換用フィン温度などを用いても良い。

例えば、圧縮機１１の吸入冷媒圧力Ｐｓを直接検出して低圧側情報値とし、高圧冷媒圧力Ｐｄを高圧側情報値とし、帰還オイル良否しきい線として式Ｅ３を用いても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（３）上述の実施形態では、高圧側情報値として圧縮機１１の吐出冷媒圧力Ｐｄを直接検出して用いているが、圧縮機１１の回転数を検出して、吐出容量と圧縮機１１吸入圧力から吐出冷媒圧力Ｐｄを推定して用いてもよい。

（４）上記の実施形態では、空調制御装置３０に帰還オイル良否判定手段を構成しているが、空調制御装置３０とは別体に同様の判定を行う帰還オイル良否判定装置を設けても良い。

この場合は、帰還オイル良否判定装置の入力側には、空調制御装置３０から制御電流Ｉｎと吐出冷媒圧力Ｐｄが入力される。もちろん、空調制御装置３０を介さずに、吐出冷媒圧力Ｐｄを直接入力してもよい。さらに、出力側には、電磁式容量制御弁１１ａが接続され、電磁式容量制御弁１１ａはオイル良否判定装置の出力する制御電流Ｉｎ２により制御される。

帰還オイル良否判定装置は、入力された制御電流Ｉｎを低圧側情報値として用い、吐出冷媒圧力Ｐｄを高圧側情報値として用いて第１実施形態と同様に、圧縮機１１の帰還オイル量が不足するか否かを判定する。

そして、帰還オイル不足状態になっていることを判定した時は、最終算出値である制御電流Ｉｎ２を第１実施形態と同様に制御電流しきい値Ｉｎｄに変更して、電磁式容量制御弁１１ａに出力すればよい。さらに、帰還オイル良好状態であれば制御電流Ｉｎ２をＩｎと同じ値にして出力すればよい。

第１実施形態の全体構成図である。 第１実施形態の制御電流と目標低圧との関係を示す特性図である。 第１実施形態の空調制御装置の制御を示すフローチャートである。 第１実施形態の空調制御装置の制御の要部を示すフローチャートである。 第１実施形態の第１冷却目標温度を決定するための特性図である。 第１実施形態の第２冷却目標温度を決定するための特性図である。 吐出冷媒圧力と吸入冷媒圧力により帰還オイル良否しきい線を示す説明図である。 吐出冷媒圧力と仮制御電流により帰還オイル良否しきい線を示す説明図である。 第２実施形態の空調制御装置の制御の要部を示すフローチャートである。 吸入冷媒圧力と冷媒蒸発温度との関係を示す特性図である。 吐出冷媒圧力と仮目標蒸発器吹出温度により帰還オイル良否しきい線を示す説明図である。 第２実施形態の圧縮機擬似断続運転を説明する説明図である。

符号の説明

９…蒸発器、１１…圧縮機、１１ａ…電磁式容量制御弁、３０…空調制御装置。

Claims (6)

1. 潤滑用オイルが混合された冷媒を循環させる冷凍サイクル装置に用いられ、前記冷凍サイクル装置の圧縮機（１１）に帰還する帰還オイル量の良否を判定する帰還オイル良否判定装置であって、
   予め前記冷凍サイクル装置の低圧側物理量に関連する低圧側情報値（Ｉｎｔ、ＴＥＯｔ）と高圧側物理量に関連する高圧側情報値（Ｐｄ）とに基づいて定めた帰還オイル不足領域と帰還オイル良好領域とを区分けする帰還オイル良否しきい線を記憶しており、
   前記低圧側情報値（Ｉｎｔ、ＴＥＯｔ）の実際の読込値と前記高圧側情報値（Ｐｄ）の実際の読込値とによって決定される点が、前記帰還オイル不足領域に属するか否かを判定することを特徴とする帰還オイル良否判定装置。
2. 潤滑用のオイルが混合された冷媒を吸入および吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機（１１）の吐出能力を制御するための制御信号（Ｉｎ）を算出する制御信号算出手段（Ｓ９）と、
   予めサイクル内の低圧側物理量に関連する低圧側情報値（Ｉｎｔ、ＴＥＯｔ）と高圧側物理量に関連する高圧側情報値（Ｐｄ）とに基づいて定めた帰還オイル不足領域と帰還オイル良好領域とを区分けする帰還オイル良否しきい線を記憶した帰還オイル良否判定手段（Ｓ９７、Ｓ９０６）とを備え、
   前記帰還オイル良否判定手段（Ｓ９７、Ｓ９０６）は、前記低圧側情報値（Ｉｎｔ、ＴＥＯｔ）の実際の読込値と前記高圧側情報値（Ｐｄ）の実際の読込値とによって決定される点が、前記帰還オイル不足領域に属するか否かによって帰還オイル量の良否を判定するようになっており、
   前記制御信号算出手段（Ｓ９）は、前記帰還オイル良否判定手段（Ｓ９７、Ｓ９０６）が帰還オイル量の不足を判定したときは、前記制御信号（Ｉｎ）を、前記点が帰還オイル不足領域に連続的に属することを回避する値に変更することを特徴とする冷凍サイクル装置。
3. 冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する蒸発器（９）と、
   前記蒸発器（９）の冷却度合の目標値（ＴＥＯ）を算出する目標冷却度合算出手段（Ｓ９１〜Ｓ９５、Ｓ９０１〜Ｓ９０５）とを備え、
   前記圧縮機（１１）は、吐出容量の変更を行うことができる可変容量型圧縮機であって、
   前記制御信号算出手段（Ｓ９）は、前記制御信号として、前記吐出容量を変更するための制御電流（Ｉｎ）を算出するようになっており、
   前記制御電流（Ｉｎ）は、実際の冷却度合（Ｔｅ）が前記目標値（ＴＥＯ）に近づくように算出されることを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記低圧側情報値は、前記実際の冷却度合（Ｔｅ）が前記目標値（ＴＥＯ）に近づくように算出された前記制御電流（Ｉｎ）の仮算出値（Ｉｎｔ）であ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。
5. 前記低圧側情報値は、前記目標値（ＴＥＯ）を決定するために算出された前記冷却度合の仮目標値（ＴＥＯｔ）であ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。
6. 前記高圧側情報値は、前記サイクル内の高圧圧力（Ｐｄ）であることを特徴とする請求項２ないし５のいずれ１つに記載の冷凍サイクル装置。
   
   

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