(57)【要約】【課題】圧縮比を求めてその圧縮比が所定値を下回ったときに潤滑油回収運転をさせる制御手段を配設させることで、潤滑油の回収が図れることを可能とした冷凍サイクル装置を実現する。【解決手段】制御装置８は、圧力センサ６、７により検知された吸入圧力および吐出圧力に基づいて、圧縮機１の圧縮比を求める圧縮比演算手段１２０と、この圧縮比演算手段１２０により求められた圧縮比が予め設定した所定値より下回ったときに所定時間を積算する所定時間積算手段１４０とを有するとともに、所定値を下回った圧縮比の状態が所定時間積算手段１４０により積算された所定時間を超えたときに、小容量運転と判定して圧縮機１の運転容量を一時的に増加させる潤滑油回収運転制御手段８ｂを行なう。これにより、潤滑油の回収が図れる。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量可変が可能な圧縮機（１）と外部からの信号に基づいて前記圧縮機（１）の運転容量を制御する制御手段（８）とを備える冷凍サイクル装置において、
前記圧縮機（１）の吸入側および吐出側のそれぞれに冷媒の吸入圧力および吐出圧力を検知する圧力センサ（６、７）が設けられ、前記制御手段（８）は、前記圧力センサ（６、７）により検知された吸入圧力および吐出圧力に基づいて、前記圧縮機（１）の圧縮比を求める圧縮比演算手段（１２０）と、前記圧縮比演算手段（１２０）により求められた圧縮比が予め設定した所定値より下回ったときに所定時間を積算する所定時間積算手段（１４０）とを有するとともに、前記所定値を下回った圧縮比の状態が前記所定時間積算手段（１４０）により積算された所定時間を超えたときに、小容量運転と判定して前記圧縮機（１）の運転容量を一時的に増加させる潤滑油回収運転制御手段（８ｂ）を行なうことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容量可変の圧縮機を備える冷凍サイクル装置に関するものであり、特に、小容量運転における冷凍サイクル中の潤滑油の回収に関する。
【０００２】
【従来の技術】
容量可変の圧縮機を備えたこの種の冷凍サイクル装置は、一般的に、圧縮機を小容量運転させると、冷凍サイクル中の冷媒循環量が減少するため、潤滑油が圧縮機に戻り難くなり、この状態で圧縮機の小容量運転を長時間に亘って継続すると、圧縮機の潤滑油不足により焼き付けなどを生じることがある。
【０００３】
このため、従来例として、例えば特開昭６３−１９８７８８号公報に開示されたものがある。この公報では、小容量運転による潤滑油不足を解決するために、冷凍サイクル装置における蒸発器のから吹き出される空気の温度をパラメータとして、圧縮機の容量を制御し、その容量が基準容量より小さい容量であり、その容量で圧縮機が、例えば１時間もの長時間、継続して運転されたとき、圧縮機の容量をそれに付属する容量可変機構などを介して上記基準容量より大きな容量に強制的に切り換えて、例えば５分から１０分の短時間の大容量運転を行なわせるように構成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発明者らの研究によると、上記公報のような蒸発器の吹出温度をパラメータとして容量を制御し、そのいずれかの吹出温度に基づいて小容量運転であると判定させると、例えば冷房負荷が高負荷のときと低負荷のときとでは、負荷が異なることによって、吹出温度では高負荷のときと低負荷のときにおいて基準容量に対してずれ量が発生してしまうことと、このずれ量が低減できる判定手段を見出した。
【０００５】
これを具体的に示した特性図が、図４（ａ）および図（ｂ）に示すものであって、図４（ａ）に示すように、小容量運転の基準容量を、例えば冷媒循環量が２００ｋｇ／ｈ以下として設定しても、このときにおける冷房負荷が破線で示す高負荷のときと、実線で示す低負荷のときとでは、高圧圧力にずれ量が発生する。従って、冷媒循環量にもずれが発生する。
【０００６】
さらに、図４（ｂ）に示すように、同様に、破線で示す高負荷のときと、実線で示す低負荷のときとでは、低圧圧力にずれ量が発生する。なお、上記公報では蒸発器の吹出温度が、ほぼ後者の低圧圧力に相当するものであって、図４（ｂ）の縦軸を吹出温度で示しても、低圧圧力と同じようにずれ量が生じてしまう問題がある。
【０００７】
従って、小容量運転の判定を上記公報による蒸発器の吹出温度または高圧圧力や低圧圧力などよることは不適切であることが分かった。ただし、これらのずれ量を低減させるために、高圧圧力／低圧圧力の比である圧縮比を用いて、高負荷のときと低負荷のときとを実験により確認するとずれ量が減少することが分かった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、圧縮比を求めてその圧縮比が所定値を下回ったときに潤滑油回収運転をさせる制御手段を配設させることで、潤滑油の回収が図れることを可能とした冷凍サイクル装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記、目的を達成するために、請求項１に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、容量可変が可能な圧縮機（１）と外部からの信号に基づいて圧縮機（１）の運転容量を制御する制御手段（８）とを備える冷凍サイクル装置において、
圧縮機（１）の吸入側および吐出側のそれぞれに冷媒の吸入圧力および吐出圧力を検知する圧力センサ（６、７）が設けられ、制御手段（８）は、圧力センサ（６、７）により検知された吸入圧力および吐出圧力に基づいて、圧縮機（１）の圧縮比を求める圧縮比演算手段（１２０）と、圧縮比演算手段（１２０）により求められた圧縮比が予め設定した所定値より下回ったときに所定時間を積算する所定時間積算手段（１４０）とを有するとともに、所定値を下回った圧縮比の状態が所定時間積算手段（１４０）により積算された所定時間を超えたときに、小容量運転と判定して圧縮機（１）の運転容量を一時的に増加させる潤滑油回収運転制御手段（８ｂ）を行なうことを特徴としている。
【００１０】
請求項１の発明によれば、発明者らの研究によると、圧縮機（１）の小容量運転の基準容量を判定するための判定手段として、従来と異なる蒸発器の吹出温度や吸入圧力よりもその他に、圧縮機（１）の前後の冷媒圧力である吸入圧力および吐出圧力より求めた圧縮比を用いると、冷房負荷が高負荷のときと低負荷のときとで蒸発器の吹出温度や吸入圧力よりも冷媒循環量のずれ量が小さいことを見出した。
【００１１】
そこで、本発明では、圧縮機（１）の圧縮比を求める圧縮比演算手段（１２０）と、圧縮比演算手段（１２０）により求められた圧縮比が予め設定した所定値より下回ったときに所定時間を積算する所定時間積算手段（１４０）とを有するとともに、所定値を下回った圧縮比の状態が所定時間積算手段（１４０）により積算された所定時間を超えたときに、小容量運転と判定して圧縮機（１）の運転容量を一時的に増加させる潤滑油回収運転制御手段（８ｂ）を行なうことにより、小容量運転の判定を冷房負荷が高負荷であっても低負荷であっても冷媒循環量のずれ量の小さい圧縮比により判定することができるため、従来の蒸発器の吹出温度や吸入圧力などによるずれ量の大きい判定よりも精度良く小容量運転が検知できる。
【００１２】
また、圧縮比演算手段（１２０）により求められた圧縮比により小容量運転状態を検知して潤滑油回収運転制御手段（８ｂ）を行なうことにより、圧縮機（１）側に潤滑油の戻り量を増大させることができる。これにより、より確実に潤滑油の回収が図れる。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態の冷凍サイクル装置を図１ないし図３に基づいて説明する。本実施形態の車両用の空調装置に搭載される冷凍サイクル装置に適用したものであり、図１に示すように、冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮する圧縮機１、圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器２、凝縮された冷媒を減圧する膨張弁３、および減圧された冷媒を蒸発する蒸発器４並びにそれらの間を循環的に接続する冷媒配管５から構成されている。
【００１５】
圧縮機１は、外部からの信号に基づいて実質的にその容量を可変制御できる構造のものならいかなる圧縮機でも良い。例えば、クランクケース室内の圧力を制御するワップル型圧縮機、スプールの変位量を制御できる回転型圧縮機、斜板の傾斜角を制御する斜板型圧縮機、および電流値を制御することによって容量を変更できる電動圧縮機などがある。
【００１６】
そして、圧縮機１には圧縮機１の運転容量を制御するための制御プログラムとして可変容量制御手段８ａを有した制御手段である制御装置８が付属して設けられている。制御装置８は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵のＲＯＭ（図示せず）に制御プログラムとして可変容量制御手段８ａが設けられ、これにより、必要冷房能力に応じて、例えば制御量として、電流値を制御することで、運転容量を大容量、中容量、小容量など段階的に制御するようになっている。
【００１７】
また、本実施形態では、圧縮機１の吐出側に冷媒の吐出圧力を検知する圧力センサ６と、圧縮機１の吸入側に冷媒の吸入圧力を検知する圧力センサ７とが設けられて制御装置８に圧力情報を出力するように接続されている。
【００１８】
さらに、制御装置８には、上述の可変容量制御手段８ａのほかに、本発明の要部である潤滑油回収運転制御手段８ｂが設けられている。この潤滑油回収運転制御手段８ｂは、可変容量制御手段８ａにより圧縮機１の運転容量が小容量の状態で長時間継続させると潤滑油が圧縮機１に戻り難くなるため、これを防止するための制御プロクラムであり、本発明では、小容量の運転の判定を圧縮機１の圧縮比によって判定したことを特徴としている。
【００１９】
以下、潤滑油回収運転制御手段８ｂの制御処理について図２に基づいて説明する。ステップ１００において、制御処理がスタートすると、まず、ステップ１１０において、圧力センサ６、７によって検出された吐出圧Ｐｄおよび吸入圧Ｐｓを読み込む、そして、次の圧縮比演算手段であるステップ１２０において、吐出圧Ｐｄおよび吸入圧Ｐｓより圧縮比εを演算する（ε＝Ｐｄ／Ｐｓ）。
【００２０】
そして、次の小容量運転判定手段であるステップ１３０において、求めた圧縮比εが予め設定した圧縮比の所定値を下回っているか否かを判定するものであり、所定値を下回っておれば、小容量運転であると判定するものである。ここで、小容量運転の判定手段を蒸発器４の吹出温度や吸入圧力よりも優れる圧縮比εを用いることを発明者らの研究によって見出したので図３に基づいて説明する。
【００２１】
図３は圧縮比と冷媒循環量との関係を示す特性図であり、蒸発器４にて蒸発される冷房負荷が実線で示す低負荷のときと、破線で示す高負荷のときとを比較した特性であって、例えば冷媒循環量が２００ｋｇ／ｈ以下のときを小容量運転として設定すると、圧縮比において、例えば２．５を設定値とすることで、冷房負荷に変動があっても図４（ａ）および図４（ｂ）に比べてずれ量がほぼなくなるため、確実に小容量運転の状態であることが検知できる。
【００２２】
なお、図４（ａ）および図４（ｂ）は上述したように、小容量運転の判定に高圧圧力や低圧圧力を用いたときの高負荷のときと低負荷のときとを比較したものであり、いずれもずれ量が大きいために小容量運転として設定する冷媒循環量を求めるのに不適切であった。
【００２３】
上述のように、このステップにて、圧縮比εが設定値を下回っておれば、小容量運転状態であると判定されると、次の所定時間演算手段であるステップ１４０で、所定時間Ｔ１を計測するタイマーＴ１をスタートさせる。そして、ステップ１５０で、所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定し、経過時間を超えたときにはステップ１６０において潤滑油回収運転を行なうものである。なお、ステップ１５０で、否と判定されれば、タイムアップするまで計時が継続される。
【００２４】
潤滑油回収運転は、強制的に運転容量を大容量に変更して圧縮機１を制御するものであり、所定の短時間のみ、大容量運転を行なって圧縮機１側に潤滑油の戻り量を増大させるものである。これにより、潤滑油不足による圧縮機１の損傷はない。さらに、この潤滑油回収運転により冷房能力が一時的に増加するが、短時間であるから冷房フィーリングを悪化させることはない。
【００２５】
なお、ステップ１３０において、求められた圧縮比εが所定値を上回っておれば、ステップ１７０でタイマーＴ１をリセットさせ、可変容量制御手段８ａにより制御された運転容量を継続させたままである。
【００２６】
以上の一実施形態の冷凍サイクル装置によれば、発明者らの研究によると、圧縮機１の小容量運転の基準容量を判定するための判定手段として、従来と異なる蒸発器の吹出温度や吸入圧力よりもその他に、圧縮機１の前後の冷媒圧力である吸入圧力および吐出圧力より求めた圧縮比を用いると、冷房負荷が高負荷のときと低負荷のときとで蒸発器の吹出温度や吸入圧力よりも冷媒循環量のずれ量が小さいことを見出した。
【００２７】
そこで、本発明では、圧縮機１の圧縮比を求める圧縮比演算手段（ステップ１２０）、この圧縮比演算手段により求められた圧縮比が予め設定した所定値より下回ったときに所定時間を積算する所定時間積算手段（ステップ１４０）とを有するとともに、所定値を下回った圧縮比の状態が所定時間積算手段（ステップ１４０）により積算された所定時間を超えたときに、小容量運転と判定して圧縮機１の運転容量を一時的に増加させる潤滑油回収運転制御手段８ｂを行なうことにより、小容量運転の判定を冷房負荷が高負荷であっても低負荷であっても冷媒循環量のずれ量の小さい圧縮比により判定することができるため、従来の蒸発器の吹出温度や吸入圧力などによるずれ量の大きい判定よりも精度良く小容量運転が検知できる。
【００２８】
また、圧縮比演算手段により求められた圧縮比により小容量運転状態を検知して潤滑油回収運転を行なうことにより、圧縮機１側に潤滑油の戻り量を増大させることができる。これにより、より確実に潤滑油の回収が図れる。
【００２９】
（他の実施形態）
以上の一実施形態では、ステップ１６０において潤滑油回収運転を一時的に大容量運転としたが、潤滑油が圧縮機１に戻りやすい所定の容量のみ増大させても良い。
【００３０】
また、以上の実施形態では、可変容量制御手段８ａより必要冷房能力に応じて、運転容量を大容量、中容量、小容量など段階的に制御させたが、これに限らず、無段階に区分してもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における冷凍サイクル装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における潤滑油回収運転制御手段８ｂの制御処理を示すフローチャートである。
【図３】圧縮比と冷媒循環量との関係を示す特性図である。
【図４】（ａ）は高圧圧力と冷媒循環量との関係を示す特性図、（ｂ）は低圧圧力と冷媒循環量との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１…圧縮機
６、７…圧力センサ
８…制御装置（制御手段）
８ｂ…潤滑油回収運転制御手段
１２０…圧縮比演算手段
１４０…所定時間演算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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