JPH06297937A - 空調制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】圧縮機を低外気温下で長期間運転休止するにも
かかわらず圧縮機のオイル不足を抑止可能な空調制御装
置を提供する。 【構成】検出手段１０は圧縮機２内の液冷媒貯溜量に対
応する外気温や休止時間を検出し、それに対応する信号
をコントローラ（起動時容量指令手段）９に出力する。
コントローラ９は圧縮機２の起動時に上記信号に基づき
圧縮機２内の液冷媒貯溜量が所定レベル以上と推定され
る場合に通常の規定容量より大容量での圧縮機運転を吐
出容量制御手段８に指令する。コントローラ９（規定容
量復帰指令手段）は大容量での上記圧縮機運転を少なく
とも所定時間経過後に規定容量での運転に切り替えるこ
とを吐出容量制御手段８に指令する。これにより、オイ
ル含有の冷媒が速やかに圧縮機にリターンし、圧縮機の
潤滑不足を解消する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空調制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば車両用空調装置において、冷凍サ
イクル装置内に封入されたオイルの一部は圧縮機などの
潤滑部表面などに付着しており、残部は液冷媒に混入し
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の車両用空調装置において、低外気温下で圧縮機
を起動すると、圧縮機中のオイルが冷媒とともに吐出さ
れてしまい、圧縮機内が潤滑不足となる心配が生じた。
その原因を更に詳細に説明する。

【０００４】冷凍サイクル装置の運転を休止するとコン
デンサ内の高圧ガス冷媒は凝縮して液冷媒となり、液冷
媒はコンデンサ内に貯溜される。同様に圧縮機内にも液
冷媒が貯溜される。圧縮機は外気環境下にあるので、こ
れら液冷媒の凝縮量は外気温度の低下とともに増大す
る。ただ、外気温度が低くても休止期間が短い場合には
液冷媒の凝縮はまだ進行中であるので、圧縮機内の液冷
媒貯溜量が多量となる前に運転を再開することにより圧
縮機内の液冷媒量は漸次低下する。

【０００５】しかし、低外気温で長期間（例えば１日以
上）、運転を休止する場合、上記理由により圧縮機内に
無視できない液冷媒が貯溜されることとなり、運転再開
時には圧縮機は液冷媒の混入により気液二相状態となっ
た高圧ガス冷媒が吐出される。ここで、吐出される前
に、圧縮機内の液冷媒は圧縮機の回転部分の回転により
圧縮機各部表面をいわば洗う状態となって、圧縮機各部
表面に付着したオイルを奪う。

【０００６】結局、低外気温で長期間、運転を休止する
と、気液二相状態の吐出冷媒に随伴して圧縮機内のオイ
ルが減少し、場合によっては不足する。特にこの問題
は、圧縮機がコンデンサより低温となる場合に特に重大
となる。例えば外気温が低温状態から上昇する場合を考
えると、車両用空調装置では大重量でエンジン近傍に配
置される圧縮機はコンデンサより温度上昇が遅く、その
結果、圧縮機内の飽和蒸気圧はコンデンサ内のそれより
低圧となり、コンデンサ内の液冷媒が圧縮機内に流入す
る。その結果、運転を再開すると吐出冷媒に随伴して多
量のオイルが圧縮機内から流出してしまう。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
であり、圧縮機を低外気温下で長期間運転休止するにも
かかわらず圧縮機のオイル不足を抑止可能な空調制御装
置を提供することを、その目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の空調制御装置
は、図７のクレーム対応図に示すように、外気環境下に
配設されて冷凍サイクルの一部を構成する可変容量圧縮
機の吐出容量を制御する容量制御手段と、前記圧縮機内
の液冷媒貯溜量に対応する物理量を検出して前記物理量
に対応する信号を出力する検出手段と、前記圧縮機の起
動に際し前記信号に基づいて前記液冷媒貯溜量が所定レ
ベル以上と推定される場合に、前記物理量以外の他の制
御パラメータにより決定される規定容量よりも大容量で
の前記圧縮機の運転を前記吐出容量制御手段に指令する
起動時容量指令手段と、前記規定容量よりも大容量での
前記圧縮機の運転を少なくとも所定時間経過後に前記規
定容量での運転に切り替えることを指令する規定容量復
帰指令手段とを備えることを特徴としている。

【０００９】

【作用】検出手段は、圧縮機内の液冷媒貯溜量に対応す
る物理量を検出し、物理量に対応する信号を起動時容量
指令手段に出力する。起動時容量指令手段は、圧縮機の
起動に際し前記信号に基づいて圧縮機内の液冷媒貯溜量
が所定レベル以上と推定される場合に、通常の規定容量
よりも大容量での圧縮機運転を吐出容量制御手段に指令
する。

【００１０】規定容量復帰指令手段は、前記規定容量よ
りも大容量での圧縮機運転を少なくとも所定時間経過後
に規定容量での運転に切り替えることを吐出容量制御手
段に指令する。容量制御手段は、上記指令に基づいて可
変容量圧縮機の吐出容量を制御する。このように圧縮機
を大容量運転すると、吐出冷媒が再び圧縮機にリターン
するまでの冷媒一巡時間が短縮されるので、たとえ多量
の液冷媒が圧縮機から吐出されて圧縮機内のオイル量が
不足しても、圧縮機の潤滑部が過熱する前にオイルを多
量に含んだ低圧ガス冷媒が圧縮機にリターンし、オイル
が圧縮機の潤滑部に再度供給される。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の空調制御装
置は、圧縮機内の液冷媒貯溜量が所定レベル以上と推定
される場合に通常の規定容量よりも大容量での圧縮機運
転を過渡的に実施する構成を採用しているので、圧縮機
が低外気温下で長時間休止したとしても圧縮機内のオイ
ルが長時間にわたって不足することがなく、圧縮機の潤
滑部が過熱することがない。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）本発明の空調制御装置の一実施例を示す図
１に基づいて説明する。図１は車両用空調装置を示す。
圧縮機２、コンデンサ３、レシーバ４、膨張弁５、エバ
ポレ−タ６は冷凍サイクル装置を構成しており、圧縮機
２は両頭斜板式又はワッブル式の連続可変容量圧縮機で
あり、ベルト及び電磁クラッチ２ａを通じてエンジン７
で駆動される。８はこの圧縮機２の容量制御装置（本発
明でいう容量制御手段）であって、圧縮機７の吐出容量
を制御する。

【００１３】連続可変容量圧縮機７は、詳細構造の図示
はしないが、駆動軸により駆動されてピストンを往復摺
動させる斜板を有しており、容量制御装置８は、ワッブ
ル式ではこの斜板傾角を制御してピストンのストローク
を制御することにより、両頭斜板式では有効圧縮ストロ
ークを制御することにより、吐出容量を制御している。
この種の連続可変容量圧縮機７及びその容量制御装置８
は周知であり、発明の要旨ではないので、それらの機構
及び作動説明は省略する。

【００１４】５ａはエバポレ−タ６の出口の冷媒温度を
検出するキャピラリチューブであり、エバポレ−タ６の
出口の冷媒温度に基づいて膨張弁５の開度をフィードバ
ック制御している。９はこの車両用空調装置を制御する
マイコン内蔵のコントローラ（本発明でいう起動時容量
指令手段及び規定容量復帰指令手段）であって、外気温
センサ（本発明でいう検出手段）１０で検出した外気温
や、水温センサ（図示せず）で検出したエンジン冷却水
温や、手動のＡ／Ｃスイッチ（冷房起動用操作スイッ
チ、図示せず）や他の各種センサや操作スイッチからの
入力信号に基づいて判断し、圧縮機の容量制御や電磁ク
ラッチ制御や図示しないダンパの制御などを行う。

【００１５】以下、図２のフローチャートを参照して、
このコントローラ９の制御動作を説明する。電源入力と
ともに、ステップ１００にて、外気温センサ１０や上記
水温センサや冷凍サイクル装置の各部の冷媒温度を検出
する各温度センサ（冷媒圧力を検出する圧力センサ又は
吹き出し空気温度を検出する吹き出し温度センサでもよ
い。図示せず）により、外気温を含む各部温度を入力
し、またＡ／Ｃスイッチがオンされたかどうかを検出す
る。

【００１６】また、図３に示す割り込みルーチンを所定
の短時間間隔で定期的に実施する。この割り込みルーチ
ンでは、Ｓ１２０にてエンジン冷却水温が所定温度（こ
こでは３０℃）を超えたかどうかを調べ（１２０）、超
えていなければメインルーチン（図２）にリターンし、
超えたならそれ以後の経過時間をカウントするカウンタ
（図示せず）をスタートさせてメインルーチン（図２）
にリターンする。

【００１７】次に、Ａ／Ｃスイッチがオンされたかどう
かを調べ（１０２）、オフであればＳ１００にリターン
し、オンすればフラグＦが０かどうかを調べ（１０
４）、フラグＦが１なら圧縮機１の起動時は済んだもの
としてＳ１１８に進み、フラグＦが０なら圧縮機１の起
動時であるとしてフラグＦを１とし（１０６）、電磁ク
ラッチ２ａをオンし（１０８）、圧縮機２を駆動する。

【００１８】次に、上記カウンタのカウント値を調べ
て、Ｓ１２０にてエンジン冷却水温が所定値を超えてか
ら所定時間（ここでは６００秒）経過しているかどうか
を調べ（１０９）、経過している場合にはＳ１１８に進
み、未経過であればＳ１１０に進む。このステップＳ１
０９の意味を以下に説明する。

【００１９】圧縮機２はエンジン７の近傍に配設されて
いるので、エンジン７が温まるにつれて圧縮機２も温ま
り、圧縮機２内の液冷媒が蒸発し、圧縮機２内の液冷媒
貯溜量が減少する。したがって、この状態では圧縮機２
からのオイルの持ち出しは削減されるので、圧縮機２の
大容量強制運転の実施によりオイル戻り時間を短縮しな
くても、圧縮機２内のオイル不足を防止することができ
る。

【００２０】そこで、このステップでは、エンジン冷却
水温が所定値を超えてから所定時間経過したかどうかを
調べ（１０９）、経過した場合には、Ｓ１１２〜Ｓ１１
６の圧縮機２の大容量強制運転を迂回するようにしてい
る。これにより、圧縮機２がエンジン７により温められ
ている場合の大容量強制運転の回避が実現し、騒音、振
動の低減を実現できる。

【００２１】次に、外気温が所定温度（ここでは１０
℃）以下かどうかを検出し（１１０）、以下でなければ
Ｓ１１８に進んで通常の制御を行い、以下であれば容量
制御装置８に大容量運転を指令する（１１２）。次に、
マイコン内蔵のタイマをスタートさせ（１１４）、所定
時間経過したら（１１６）、Ｓ１１２で指令した大容量
運転から通常のエバポレ−タ６の吹き出し温度により容
量をフィードバック制御する通常制御サブルーチンを実
行する（１１８）。なお、Ｓ１１８の通常制御自体は周
知であり、本発明の要旨とは異なるので、詳細説明を省
略する。

【００２２】なお、外気温は、本発明でいう圧縮機内の
液冷媒貯溜量に対応する物理量に相当し、Ｓ１１０、１
１２は本発明でいう起動時容量指令手段に相当し、Ｓ１
１４，１１６は本発明でいう規定容量復帰指令手段に相
当する。以上説明した本実施例によれば、低外気温下で
長時間（例えば一晩）運転を休止した圧縮機を作動させ
る場合においてだけ、圧縮機２の起動から所定時間だけ
大容量運転しているので、圧縮機２から吐出されたオイ
ル高含有の冷媒がサイクルを一巡して速やかに圧縮機２
に帰還でき、圧縮機２の潤滑不足を速やかに解消するこ
とができるという優れた効果を奏する。

【００２３】すなわち、従来の通常制御では圧縮機２の
起動に際して、低外気温であるので自動的に小容量運転
となり、吐出冷媒がサイクルを一巡して圧縮機２に帰還
するのに長時間を要してしまい、圧縮機２から吐出され
る液冷媒が随伴するオイルが長時間圧縮機２にリターン
せず、圧縮機２が潤滑不足に陥る可能性が考えられる。
この問題は本実施例により、複雑な機構を追加すること
なく簡単に解消される。

【００２４】またこの実施例によれば、圧縮機２の起動
時に低外気温でなければ、通常制御によっても小容量運
転される可能性が少ないものとして、Ｓ１１２〜Ｓ１１
６による一時的大容量運転を実施しない。したがって、
この場合にはＳ１１２〜Ｓ１１６による圧縮機２の騒
音、振動増大を排除することができる。図５に圧縮機２
の起動時におけるコントローラ９から容量制御装置８へ
の容量制御出力と、圧縮機２へのオイル戻り時間との関
係の実測カーブを示す。なお、容量制御出力が小さくな
ると圧縮機２の容量は大容量となる。圧縮機２は両頭斜
板式であり、その回転数は４０００ｒｐｍである。

【００２５】なお、上記したステップ１２０の所定温度
として外気温度を採用することができる。エンジン冷却
水温が外気温度を超えて所定時間が経過すると、加温さ
れた圧縮機２から外気温のコンデンサ３へ液冷媒が移動
済みとみなすことができ、大容量運転を迂回しても支障
はなく、運転フィーリングは改善される。 （実施例２）上記実施例では、Ｓ１０９にてエンジン冷
却水温が所定温度を超過してから所定時間経過した場合
を、エンジン７による圧縮機２の加温状態が良好で大容
量運転が不要な状態とみなしたが、その他、Ｓ１０９に
て下記の判断ステップを実行することによってもエンジ
ン７による圧縮機２の加温状態が良好かどうかを判別す
ることができる。

【００２６】すなわちこの実施例では、イグニッション
スイッチ（図示せず）をオンしてから所定時間経過した
かどうかにより、エンジン７による圧縮機２の加温状態
を判定する。エンジン７の始動後、エンジン７は徐々に
加温され、圧縮機の温度はエンジン７の温度上昇に対し
所定時間遅延して追従、上昇するので、エンジン７の始
動後、所定時間経過すると、圧縮機２は大容量運転が不
要な状態まで加温される。

【００２７】この実施例では、エンジン７の始動後、所
定時間経過すると圧縮機２の大容量運転が不要となるま
で圧縮機２が加温されたと判断し、大容量運転を回避す
るので、大容量運転に伴う騒音、振動を低減することが
できる。 （実施例３）その他、Ｓ１０９にて下記の判断ステップ
を実行することによってもエンジン７による圧縮機２の
加温状態が良好かどうかを判別することができる。

【００２８】すなわちこの実施例では、Ｓ１００におい
て圧縮機２自体の温度又は圧縮機２内部の冷媒温度を直
接検出し、Ｓ１０９にてこの検出温度Ｔが所定温度（例
えば外気温度、ほぼコンデンサ３の温度に等しい）Ｔｏ
に対し、γを所定温度差とする場合に、Ｔ＋γ＜Ｔｏの
場合に大容量運転を実施し、そうでない場合にＳ１１２
〜Ｓ１１６を迂回する。

【００２９】このようにすれば、圧縮機２の内部状態を
直接検出するので、必要時しか大容量運転を実施しない
ようにすることができる。なお、圧縮機２内部の冷媒温
度を検出する代わりに、圧縮機２内部の冷媒圧力を検出
し、所定のしきい値圧力（例えば外気温度に等しい飽和
冷媒蒸気圧、又はコンデンサ３の圧力、又はコンデンサ
３の温度に対応する飽和冷媒蒸気圧など）と比較し、圧
縮機２内部の冷媒圧力の方が大きい場合には大容量運転
を実施しないようにすることもできる。 （実施例４）他の実施例を図４を参照して説明する。

【００３０】この実施例では、図２のＳ１１４、１１６
（規定容量復帰指令手段）を変更したものである。すな
わちこの実施例では、エバポレ−タ６の下流温度（又は
出口温度）Ｔｅが所定レベル下降したかどうかにより、
大容量運転から規定容量での運転に切り替えている。す
なわち、Ｓ１００にて予め下流温度（又は出口温度）Ｔ
ｅｏを検出しておき、Ｓ１１４で検出した下流温度（又
は出口温度）ＴｅとＴｅｏとの差ΔＴが所定温度差Ｔｔ
ｈを超えるまで大容量運転を継続する。このようにすれ
ば、確実に圧縮機２の吐出冷媒がエバポレ−タ６の出口
まで達するまでの間、大容量運転を実施することができ
る。

【００３１】（実施例５）他の実施例を図５に基づいて
説明する。この実施例は、図４のＳ１１０（起動時容量
指令手段）を変更したものである。この実施例のＳ１１
０では、外気温がエンジン冷却水温より所定温度差α
（ここでは５℃とする）だけ大きいかどうかを検出し、
大きい場合にＳ１１２〜Ｓ１１６の大容量運転を実施
し、大きくない場合にＳ１１２〜Ｓ１１６の大容量運転
を回避している。

【００３２】すなわち、外気温がエンジン冷却水温より
所定温度差αだけ大きいということは、エンジン冷却水
温がそれほど高くないときであり、上記説明したように
圧縮機２に液冷媒が溜まってる可能性が高く、また、夜
間などにおいて外気温が低く圧縮機２が冷却され、現在
では外気温が高く、温められ易いコンデンサ３の温度が
大熱容量の圧縮機２より温度が高い状態であって、圧縮
機２に液冷媒が溜まっている確率が高いことを意味して
いる。そこで、この条件においてだけ大容量運転を実施
することにより、不必要な大容量運転を回避することが
できる。

【００３３】なお、この実施例において、Ｓ１１０を、
外気温がエンジン冷却水温より所定温度差α（ここでは
５℃とする）だけ大きく、かつ、外気温が所定温度以下
の場合にのみ大容量運転ステップに進むようにしてもよ
い。このようにすれば、不必要な大容量運転を実施する
確率を低減することができる。 （実施例６）この実施例では、図５のＳ１１０の判断ス
テップを以下のように設定したものである。

【００３４】すなわち、コンデンサ３の吐出側に設けら
れた高圧検出用の圧力センサの検出圧力Ｐｃと外気温度
に等しい冷媒飽和蒸気圧Ｐｏとの関係が、βを所定圧力
差とした場合に、 Ｐｃ＋β＜Ｐｏ の条件を満たす場合に、Ｓ１１２に進んで大容量運転を
実施するものである。

【００３５】具体的に説明すれば、外気温度に等しい冷
媒飽和蒸気圧Ｐｏとしては、外気温センサが検出する外
気温に相当する冷媒飽和蒸気圧値をコントローラ９内蔵
のマップからサーチして求めればよい。クラッチがオフ
している時の冷凍サイクル中の冷媒圧力は全体的に均一
となっている。この時に外気温が低下し、圧縮機２内の
冷媒圧力が低下すると、これにしたがって上記圧力セン
サの検出圧力Ｐｃも低下する。Ｐｃ＋β＜Ｐｏの式が成
立するのは、夜間などに外気温度が低下しており、か
つ、現在の外気温度が高いということを意味し、更に圧
縮機２がエンジン７により温められていないということ
を意味する。

【００３６】したがって、Ｓ１１２にてＰｃ＋β＜Ｐｏ
が成立するかどうかを調べ、成立する場合にＳ１１２〜
Ｓ１１６の大容量運転を実施すれば、必要時のみに大容
量運転を制限することができる。なお、この実施例では
Ｓ１００にて、上記圧力センサの検出圧力の読み込みが
行われる。

【００３７】またこの実施例において、上記高圧検出用
の圧力センサの代わりに冷凍サイクル中の冷媒圧力を検
出するセンサを用いることもできる。 （実施例７）他の実施例を説明する。この実施例は、図
５のＳ１１０を変更したものである。

【００３８】すなわちこの実施例のＳ１１０では、現
在、低外気温であり、しかも所定時間以上圧縮機２の運
転を休止したかどうかを調べ、休止した場合にＳ１１２
の大容量運転を実行している。このようにすれば、圧縮
機２の潤滑不足を確実かつ速やかに解消することができ
る。

【００３９】（実施例８）他の実施例を説明する。この
実施例は、図２〜図５の各フローチャートにおいて、Ｓ
１１０とＳ１１２の間に、所定時間（例えば１〜数秒以
下）の遅延期間を設けたものである。このようにすれ
ば、電磁クラッチ２ａの接続よりこの遅延期間だけ遅れ
てＳ１１２の大容量運転指令を発しているので、電磁ク
ラッチ２ａの接続、圧縮機２の起動を静粛に行うことが
でき、電磁クラッチ２ａのクラッチ面の損耗も減らすこ
とができる。

【００４０】しかも、上記遅延の付加により、圧縮機２
への冷媒の戻りは僅かに遅れるだけであり、圧縮機２の
潤滑不足は問題とはならない。なお、上記遅延時間の間
すなわち起動直後において吐出容量を強制的に小容量側
にシフトして電磁クラッチ２ａの負荷トルクの更なる軽
減を図ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る空調制御装置を採用する車両用
空調装置のブロック図である。

【図２】 図１の空調制御装置のフローチャートであ
る。

【図３】 図１の空調制御装置のフローチャートであ
る。

【図４】 他の実施例の空調制御装置のフローチャート
である。

【図５】 他の実施例の空調制御装置のフローチャート
である。

【図６】 圧縮機２の容量とオイル戻り時間との関係を
示する図である。

【図７】 クレーム対応図である。

【符号の説明】

２…可変容量圧縮機、８…容量制御装置（容量制御手
段）、９…コントローラ（起動時容量指令手段、規定容
量復帰指令手段）、１０…外気温センサ（検出手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外気環境下に配設されて冷凍サイクルの
   一部を構成する可変容量圧縮機の吐出容量を制御する容
   量制御手段と、 前記圧縮機内の液冷媒貯溜量に対応する物理量を検出し
   て前記物理量に対応する信号を出力する検出手段と、 前記圧縮機の起動に際し前記信号に基づいて前記液冷媒
   貯溜量が所定レベル以上と推定される場合に、前記物理
   量以外の他の制御パラメータにより決定される規定容量
   よりも大容量での前記圧縮機の運転を前記吐出容量制御
   手段に指令する起動時容量指令手段と、 前記規定容量よりも大容量での前記圧縮機の運転を少な
   くとも所定時間経過後に前記規定容量での運転に切り替
   えることを指令する規定容量復帰指令手段と、 を備えることを特徴とする空調制御装置。