(57)【要約】【課題】エバポレータにオイルが溜まることがなく、成績係数がよく、オイル循環が十分に確保された冷凍サイクルの運転方法を提供すること。【解決手段】エバポレータ４の出口における冷媒を、通常運転時は、常に過熱状態になるよう電子膨張弁３を制御し、周期的に所定期間だけ、過熱度制御装置６により強制的に負の過熱度を有するように制御する構成にした。これにより、通常運転時には、可変容量コンプレッサ１に吸入される冷媒が常に過熱度を有しているため、冷凍サイクルは成績係数の良い状態で運転することができ、可変容量コンプレッサ１を駆動するエンジンは省燃費運転が可能になる。また、一時的に、負の過熱度を有するように制御することで、エバポレータ４に溜まっている潤滑オイルを可変容量コンプレッサ１側に流出させることができ、潤滑オイル枯渇による可変容量コンプレッサ１の焼き付きが防止される。【選択図】　　　　図１
2004144462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子容量制御弁を有する可変容量コンプレッサと膨張弁とを用いた冷凍サイクルの運転方法において、
通常運転時では、エバポレータの出口における冷媒が常に過熱度を有するように制御し、
周期的に所定期間、前記可変容量コンプレッサの前記電子容量制御弁および前記膨張弁の少なくとも一方により前記エバポレータの出口における冷媒の過熱度を強制的になくす側に制御するオイル循環モードで運転する、
ようにしたことを特徴とする冷凍サイクルの運転方法。
【請求項２】
前記オイル循環モードの周期を、冷房負荷に応じて変化させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項３】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出圧力と吸入圧力との差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式、前記膨張弁は冷媒流量が一定になるように制御する定流量制御式の電子膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記電子膨張弁を流量が増える側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項４】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出圧力と吸入圧力との差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式、前記膨張弁は冷媒流量が一定になるように制御する定流量制御式の電子膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記電子容量制御弁を前記差圧が減る側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項５】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出圧力と吸入圧力との差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式、前記膨張弁は冷媒流量が一定になるように制御する定流量制御式の電子膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記電子膨張弁を流量が増える側に設定すると同時に前記電子容量制御弁を前記差圧が減る側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項６】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出圧力と吸入圧力との差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式、前記膨張弁は冷媒流量が一定になるように制御する定流量制御式の電子膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記電子容量制御弁を前記差圧が増える側に設定した後、減る側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項７】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出側冷媒流路の断面積を可変できる比例制御弁と前記比例制御弁の前後の差圧を一定に制御する定差圧弁とで構成されて冷媒の吐出流量を一定にするよう制御する流量制御式、前記膨張弁はその前後の差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式の電子膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記電子膨張弁を前記差圧が減る側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項８】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出側冷媒流路の断面積を可変できる比例制御弁と前記比例制御弁の前後の差圧を一定に制御する定差圧弁とで構成されて冷媒の吐出流量を一定にするよう制御する流量制御式、前記膨張弁はその前後の差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式の電子膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記比例制御弁を吐出流量が増える側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項９】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出側冷媒流路の断面積を可変できる比例制御弁と前記比例制御弁の前後の差圧を一定に制御する定差圧弁とで構成されて冷媒の吐出流量を一定にするよう制御する流量制御式、前記膨張弁はその前後の差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式の電子膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記電子膨張弁を前記差圧が減る側に設定すると同時に前記比例制御弁を吐出流量が増える側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項１０】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出側冷媒流路の断面積を可変できる比例制御弁と前記比例制御弁の前後の差圧を一定に制御する定差圧弁とで構成されて冷媒の吐出流量を一定にするよう制御する流量制御式、前記膨張弁はその前後の差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式の電子膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記比例制御弁を吐出流量が減る側に設定した後、増える側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項１１】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出側冷媒流路に設けられて一定の断面積を有する固定オリフィスの前後の第１の差圧を一定に制御する定差圧弁で構成されて冷媒の吐出流量を一定にするよう制御する流量制御式、前記膨張弁はその前後の第２の差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式の電子膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記電子膨張弁を前記第２の差圧が減る側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項１２】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出側冷媒流路に設けられて一定の断面積を有する固定オリフィスの前後の第１の差圧を一定に制御する定差圧弁で構成されて冷媒の吐出流量を一定にするよう制御する流量制御式、前記膨張弁はその前後の第２の差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式の電子膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記電子容量制御弁の前記定差圧弁を前記第１の差圧が減る側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項１３】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出側冷媒流路に設けられて一定の断面積を有する固定オリフィスの前後の第１の差圧を一定に制御する定差圧弁で構成されて冷媒の吐出流量を一定にするよう制御する流量制御式、前記膨張弁はその前後の第２の差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式の電子膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記電子膨張弁を前記第２の差圧が減る側に設定すると同時に前記電子容量制御弁の前記定差圧弁を前記第１の差圧が減る側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項１４】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出側冷媒流路に設けられて一定の断面積を有する固定オリフィスの前後の第１の差圧を一定に制御する定差圧弁で構成されて冷媒の吐出流量を一定にするよう制御する流量制御式、前記膨張弁はその前後の第２の差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式の電子膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記電子容量制御弁の前記定差圧弁を前記第１の差圧が増える側に設定した後、減る側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項１５】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出圧力と吸入圧力との差圧が一定になるよう制御する差圧一定制御式、前記膨張弁はノーマルチャージの温度式膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記電子容量制御弁を前記差圧が増える側に設定した後、減る側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項１６】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出側冷媒流路の断面積を可変できる比例制御弁と前記比例制御弁の前後の差圧を一定に制御する定差圧弁とで構成されて冷媒の吐出流量を一定にするよう制御する流量制御式、前記膨張弁はノーマルチャージの温度式膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記比例制御弁を吐出流量が減る側に設定した後、増える側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項１７】
前記可変容量コンプレッサは前記電子容量制御弁が吐出側冷媒流路に設けられて一定の断面積を有する固定オリフィスの前後の差圧を一定に制御する定差圧弁で構成されて冷媒の吐出流量を一定にするよう制御する流量制御式、前記膨張弁はノーマルチャージの温度式膨張弁であって、前記オイル循環モードにあるときには、前記定差圧弁を前記差圧が増える側に設定した後、減る側に設定することを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクルの運転方法。
【請求項１８】
電子容量制御弁を有する可変容量コンプレッサと電子膨張弁とを用いた冷凍サイクルにおいて、
エバポレータの出口における冷媒が常に過熱度を有するように制御しながら、周期的に所定期間、前記エバポレータの出口における冷媒の過熱度を強制的になくす側に変移させるよう前記可変容量コンプレッサの前記電子容量制御弁および前記電子膨張弁の少なくとも一方を制御する過熱度制御装置を備えていることを特徴とする冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍サイクルの運転方法に関し、特に自動車用エアコン装置にて電子容量制御弁を有する可変容量コンプレッサと膨張弁とを備えた冷凍サイクルの運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用エアコン装置では、エンジンの回転数が変動しても、冷凍サイクルを流れる冷媒の流量を冷房負荷に応じた所定値に保つことができるように冷媒の吐出容量を連続的に変化させることができる可変容量コンプレッサを用いている。
【０００３】
可変容量コンプレッサは、密閉されたクランク室内にエンジンの駆動力が伝達される回転軸に対して傾斜角可変に設けられた斜板を有し、クランク室の圧力を制御することによって斜板の傾斜角度を変更し、これによって斜板に連結されたピストンのストローク量を変更することで、吐出される冷媒の容量を可変するようにした斜板式のものが知られている。
【０００４】
クランク室の圧力は、容量制御弁によって制御される。この容量制御弁は、可変容量コンプレッサの吸入圧力に感応して吐出室からクランク室に導入する圧力を制御する。たとえば、冷房負荷が低下して、吸入圧力が設定圧力より低下した場合、容量制御弁は、吸入圧力の低下を感知して弁開度を大きくし、これにより、吐出室からクランク室に導入する圧力を増やすよう制御する。クランク室の圧力と吸入圧力との差圧が大きくなることにより、斜板の傾斜角度が小さくなり、ピストンストロークが小さくなって、可変容量コンプレッサの容量が小さくなる。この結果、吸入圧力が設定圧力に制御され、エバポレータの吹き出し温度を一定に維持することができるようになる。
【０００５】
このような吸入圧力を一定に制御するようにした可変容量コンプレッサを用いた冷凍サイクルでは、膨張弁としてクロスチャージ方式の温度式膨張弁が用いられている。クロスチャージは、温度式膨張弁の特性を示した図３において特性Ａで示したように、膨張弁の感温筒内の圧力特性を、冷凍サイクルに使用している冷媒の飽和蒸気圧曲線よりも勾配を緩くしたものである。
【０００６】
このクロスチャージを使用すると、エバポレータ出口の温度が低い低負荷時では、感温筒内の圧力が冷媒の飽和蒸気圧曲線より高くなるので、膨張弁は、開きっ放しとなり、エバポレータ出口の圧力に応答しなくなる。したがって、膨張弁の制御は、可変容量コンプレッサの可変容量域で、エバポレータ出口の圧力にほぼ等しい吸入圧力を一定に制御するようにした可変容量コンプレッサの制御と競合しなくなり、ハンチングのない安定した制御が可能になる。
【０００７】
また、低負荷時では、膨張弁が開きっ放しとなることにより、エバポレータ出口の冷媒は、完全に蒸発していない液を含んだ状態で可変容量コンプレッサに戻される。高負荷運転時は、冷媒流量が多いので、冷媒に含まれている可変容量コンプレッサの潤滑オイルの循環量も多い。低負荷時で可変容量コンプレッサが小容量運転しているときには、液を含んだ冷媒が可変容量コンプレッサに戻されるので、冷媒流量が少なくても十分なオイル循環が確保され、オイル不足による可変容量コンプレッサの焼き付きが防止されている。
【０００８】
この吸入圧力一定制御の可変容量コンプレッサ以外に、冷媒の吐出流量を一定に制御する流量制御の可変容量コンプレッサも知られている。このような流量制御の可変容量コンプレッサを使用した冷凍サイクルでも、安定制御と低負荷時におけるオイル循環の確保という観点からクロスチャージ方式の温度式膨張弁が用いられている。しかし、膨張弁にクロスチャージ方式の温度式膨張弁を用いることは、低負荷運転時にエバポレータから可変容量コンプレッサへの液戻りがあるため、冷媒に含まれている液の蒸発をエバポレータの代わりに可変容量コンプレッサが行うことになり、その結果、冷凍サイクルの成績係数が悪くなり、自動車の燃費が悪くなる。
【０００９】
これに対し、流量制御の可変容量コンプレッサに、図３において特性Ｂで示したようなノーマルチャージ方式の温度式膨張弁を用いた冷凍サイクルも知られている（たとえば特許文献１参照。）。
【００１０】
ノーマルチャージは、エバポレータ出口の冷媒温度が冷凍サイクルに使用している冷媒の飽和蒸気圧曲線よりも常に高い温度、すなわち過熱度ＳＨを有しているので、成績係数を良くすることができる。ノーマルチャージ方式の温度式膨張弁を用いたことにより潤滑オイルの循環量が減るという点に関しては、流量制御の可変容量コンプレッサが、必要なオイル戻り量を確保するための最小流量を下回らないように冷媒流量を制御することで、オイル不足による可変容量コンプレッサの焼き付きを回避している。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−１３３０５３号公報（段落番号〔００１６〕〜〔００１７〕、図２，図３）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、流量制御の可変容量コンプレッサとノーマルチャージの温度式膨張弁とを用いた冷凍サイクルでは、エバポレータに入った液冷媒は、ここで蒸発し、過熱状態のガス冷媒となって出て行くが、液冷媒によって運ばれてきた潤滑オイルはすべてが蒸発して出て行くのではないので、エバポレータから出て行く冷媒が過熱状態で長時間冷凍サイクルを運転すると、エバポレータにオイルが溜まっていき、これにより循環しているオイルが不足し、やがて可変容量コンプレッサはオイル切れにより壊れてしまうという問題点があった。
【００１３】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、エバポレータにオイルが溜まることがなく、成績係数がよく、オイル循環が十分に確保された冷凍サイクルの運転方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、電子容量制御弁を有する可変容量コンプレッサと膨張弁とを用いた冷凍サイクルの運転方法において、通常運転時では、エバポレータの出口における冷媒が常に過熱度を有するように制御し、周期的に所定期間、前記可変容量コンプレッサの前記電子容量制御弁および前記膨張弁の少なくとも一方により前記エバポレータの出口における冷媒の過熱度を強制的になくす側に制御するオイル循環モードで運転する、ようにしたことを特徴とする冷凍サイクルの運転方法が提供される。
【００１５】
このような冷凍サイクルの運転方法によれば、通常運転時では、エバポレータの出口における冷媒が常に過熱度を有するように制御することにより、可変容量コンプレッサは常に十分に蒸発された過熱状態の冷媒を吸入させて成績係数の良い状態で運転し、周期的に所定期間、エバポレータの出口における冷媒の過熱度を強制的になくす側に制御することで、湿った冷媒を可変容量コンプレッサに吸入させるようにし、エバポレータに溜まっていたオイルを流出させて可変容量コンプレッサに潤滑オイルを確実に戻すようにしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明を適用した冷凍サイクルの構成を示すシステム図、図２は冷凍サイクルにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【００１７】
冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する可変容量コンプレッサ１と、圧縮された冷媒を凝縮するコンデンサ２と、凝縮された冷媒を断熱膨張させる電子膨張弁３と、断熱膨張された冷媒を蒸発させるエバポレータ４とを備え、可変容量コンプレッサ１は、冷媒の吐出容量を制御する電子容量制御弁５を備えている。過熱度制御装置６は、本発明による運転方法を実施するもので、電子膨張弁３に接続されている。
【００１８】
このような構成の冷凍サイクルにおいて、その動作を図２に示したモリエル線図を参照しながら説明する。このモリエル線図は、可変容量コンプレッサ１、コンデンサ２、電子膨張弁３およびエバポレータ４における冷媒の状態を示すもので、縦軸は絶対圧力、横軸はエンタルピを表わしている。
【００１９】
冷凍サイクルは、モリエル線図のａ−ｂ−ｃ−ｄ−ａで示される線に沿って動作する。すなわち、可変容量コンプレッサ１がエバポレータ４で蒸発したガス冷媒を圧縮し（ａ→ｂ）、圧縮することで高温高圧となったガス冷媒をコンデンサ２にて凝縮し（ｂ→ｃ）、凝縮された液冷媒を電子膨張弁３により断熱膨張し（ｃ→ｄ）、断熱膨張することにより気液二相状態となった冷媒をエバポレータ４にて蒸発する（ｄ→ａ）。この冷媒がエバポレータ４で蒸発するときに、車室内の空気から蒸発潜熱を奪って車室内の空気を冷却する。
【００２０】
このとき、電子膨張弁３は、エバポレータ４の出口における冷媒が飽和蒸気線を越えて所定の過熱度ＳＨを有するように制御され、つまり、ノーマルチャージの温度式膨張弁と同じように制御し、常に過熱状態の冷媒を可変容量コンプレッサ１に送り込むことができる。これにより、成績係数が良くなり、可変容量コンプレッサ１を駆動しているエンジンの負荷が小さくなるので、省燃費に繋がる。すなわち、成績係数は、冷凍能力とそれに必要な圧縮仕事の熱当量との比、つまり、
【００２１】
【数１】
成績係数＝冷凍能力／圧縮仕事の熱当量・・・（１）
で表される。冷凍能力は、モリエル線図上では、エバポレータ４が液と蒸気の混合状態の冷媒（ｄ点）が過熱状態の冷媒（ａ点）になるまでの幅ｈ１に相当し、圧縮仕事の熱当量は、可変容量コンプレッサ１が過熱状態の冷媒をａ点からｂ点まで圧縮するときの幅ｈ２に相当する。したがって、エバポレータ４の冷凍能力（ｈ１）が大きく、可変容量コンプレッサ１の圧縮仕事（ｈ２）が小さいほど、冷凍サイクルの成績係数は良いことになる。ここでは、電子膨張弁３をエバポレータ４の出口における冷媒が常に所定の過熱度ＳＨを有するように制御することで冷凍サイクルの成績係数を良くしている。
【００２２】
エバポレータ４の出口における冷媒を常に過熱状態になるように冷凍サイクルを運転すると、エバポレータ４に可変容量コンプレッサ１の潤滑オイルが溜まってくるので、本発明では、過熱度制御装置６が周期的に所定期間、強制的にオイル循環モードで運転するようにしている。
【００２３】
すなわち、過熱度制御装置６は、エバポレータ４の出口における冷媒の過熱度を強制的になくす側に電子膨張弁３を制御する。実際には、過熱度制御装置６は、一時的に負の過熱度を有するように電子膨張弁３を制御する。これは、電子膨張弁３がその特性を自由に設定できることで可能となるものであり、ノーマルチャージの温度式膨張弁では常に設定された過熱度になるように制御するので、そのような制御はすることはできない。これにより、エバポレータ４の出口における冷媒の状態は、モリエル線図上のａ０点に移り、可変容量コンプレッサ１は、液と蒸気とが混合状態にある冷媒をモリエル線図上のｂ０点まで圧縮することになる。このオイル循環モードの間、冷凍サイクルの成績係数は、一時的に悪化するが、短期間に十分に湿った冷媒を可変容量コンプレッサ１に吸い込ませることにより、可変容量コンプレッサ１に十分な量の潤滑オイルを供給できるだけでなく、エバポレータ４に溜まっていた潤滑オイルを可変容量コンプレッサ１へ流出させることができる。
【００２４】
過熱度制御装置６による強制的なオイル循環モードの運転周期は、冷房負荷に応じて変化させることができる。たとえば冷房負荷が小さいときは、周期を長く設定し、冷房負荷が大きいときは、周期を短く設定する。
【００２５】
次に、可変容量コンプレッサ１および電子膨張弁３の制御方式に応じた過熱度制御装置６の具体的な制御方法について説明する。
まず、可変容量コンプレッサ１が電子容量制御弁５によって吐出圧力と吸入圧力との差圧が一定になるよう制御される差圧一定制御式とした場合、電子膨張弁３としては、電子容量制御弁５の制御と競合しないようにするために、冷媒流量が一定になるように制御する定流量制御式のものが使用される。
【００２６】
この定流量制御式の電子膨張弁３において、オイル循環モードにするには、過熱度制御装置６は、電子膨張弁３を一時的に流量が増える側に設定する。これにより、電子膨張弁３を通過する冷媒流量が急増するため、エバポレータ４は、蒸発し切れていない十分に湿った状態の冷媒を可変容量コンプレッサ１に送り出すとともに、エバポレータ４に溜まっていた潤滑オイルを流出させることができる。これは、過熱度制御装置６がエバポレータ４の出口の冷媒を負の過熱度を有するように制御したことに他ならない。
【００２７】
また、可変容量コンプレッサ１が差圧一定制御式で、電子膨張弁３が定流量制御式の場合、過熱度制御装置６は、図１に破線で示したように、オイル循環モードのときに、電子容量制御弁５を一時的に差圧が減る側に設定してもよい。可変容量コンプレッサ１において、吐出圧力と吸入圧力との差圧が小さく設定されるということは、冷媒流量が増える側に制御されることを意味している。これにより、可変容量コンプレッサ１に吸引される冷媒流量が急増するため、可変容量コンプレッサ１は、エバポレータ４から湿った冷媒を吸引するとともに、エバポレータ４に溜まっていた潤滑オイルを吸い出すことができる。
【００２８】
さらに、可変容量コンプレッサ１が差圧一定制御式で、電子膨張弁３が定流量制御式の場合、過熱度制御装置６は、電子膨張弁３および電子容量制御弁５を同時に制御してもよい。すなわち、過熱度制御装置６は、電子膨張弁３を流量が増える側に設定すると同時に、電子容量制御弁５を差圧が減る側に設定するように制御してもよい。
【００２９】
次に、電子容量制御弁５が吐出側冷媒流路の断面積を可変できる比例制御弁とその比例制御弁の前後の差圧を一定に制御する定差圧弁とで構成されていて、可変容量コンプレッサ１が冷媒の吐出流量を一定にするよう制御する流量制御式とした場合、電子膨張弁３としては、電子容量制御弁５の制御と競合しないようにするために、入口と出口の差圧を一定にするよう制御する差圧一定制御式のものが使用される。
【００３０】
この差圧一定制御式の電子膨張弁３において、オイル循環モードにするには、過熱度制御装置６は、電子膨張弁３を入口と出口の差圧が減る側に設定する。これにより、電子膨張弁３は、冷媒流量が増える側に制御されることになるので、冷媒流量が急増し、エバポレータ４からは、湿った状態の冷媒が可変容量コンプレッサ１に送り出され、このとき、エバポレータ４に溜まっていた潤滑オイルも一緒に流出される。これは、過熱度制御装置６がエバポレータ４の出口の冷媒を負の過熱度を有するように制御したことと同じことである。
【００３１】
また、可変容量コンプレッサ１が流量制御式で、電子膨張弁３が差圧一定制御式の場合、過熱度制御装置６は、図１に破線で示したように、オイル循環モードのときに、電子容量制御弁５を構成している比例制御弁を吐出流量が増える側に設定してもよい。これにより、可変容量コンプレッサ１に吸引される冷媒流量が急増するため、可変容量コンプレッサ１は、エバポレータ４から湿った冷媒を吸引するとともに、エバポレータ４に溜まっていた潤滑オイルを吸い出すことができる。
【００３２】
さらに、可変容量コンプレッサ１が流量制御式で、電子膨張弁３が差圧一定制御式の場合、過熱度制御装置６は、電子膨張弁３および電子容量制御弁５を同時に制御してもよい。すなわち、過熱度制御装置６は、電子膨張弁３を入口と出口の差圧が減る側に設定すると同時に、電子容量制御弁５の比例制御弁を吐出流量が増える側に設定するようにしてもよい。
【００３３】
次に、電子容量制御弁５が吐出側冷媒流路に設けられて一定の断面積を有する固定オリフィスの前後の差圧を一定に制御する定差圧弁で構成されていて、可変容量コンプレッサ１が冷媒の吐出流量を一定にするよう制御する流量制御式とした場合、電子膨張弁３としては、電子容量制御弁５の制御と競合しないようにするために、入口と出口の差圧を一定にするよう制御する差圧一定制御式のものが使用される。
【００３４】
この差圧一定制御式の電子膨張弁３において、オイル循環モードにするには、過熱度制御装置６は、電子膨張弁３を入口と出口の差圧が減る側に設定する。これにより、電子膨張弁３は、冷媒流量が増える側に制御されることになるので、冷媒流量が急増し、エバポレータ４からは、湿った状態の冷媒が可変容量コンプレッサ１に送り出され、このとき、エバポレータ４に溜まっていた潤滑オイルも一緒に流出される。これは、過熱度制御装置６がエバポレータ４の出口の冷媒を負の過熱度を有するように制御したことと同じことである。
【００３５】
また、可変容量コンプレッサ１が流量制御式で、電子膨張弁３が差圧一定制御式の場合、過熱度制御装置６は、図１に破線で示したように、オイル循環モードのときに、電子容量制御弁５を構成している定差圧弁を固定オリフィスの前後の差圧が減る側に設定してもよい。これにより、可変容量コンプレッサ１に吸引される冷媒流量が急増するため、可変容量コンプレッサ１は、エバポレータ４から湿った冷媒を吸引するとともに、エバポレータ４に溜まっていた潤滑オイルを吸い出すことができる。
【００３６】
さらに、可変容量コンプレッサ１が流量制御式で、電子膨張弁３が差圧一定制御式の場合、過熱度制御装置６は、電子膨張弁３および電子容量制御弁５を同時に制御してもよい。すなわち、過熱度制御装置６は、電子膨張弁３を入口と出口の差圧が減る側に設定すると同時に、電子容量制御弁５の定差圧弁を固定オリフィスの前後の差圧が減る側に設定するようにしてもよい。
【００３７】
次に、過熱度制御装置６が、図１に破線で示したように、可変容量コンプレッサ１の電子容量制御弁５を制御する別の制御方法について説明する。
まず、可変容量コンプレッサ１が差圧一定制御式で、電子膨張弁３が定流量制御式の場合、過熱度制御装置６は、オイル循環モードのときに、電子容量制御弁５を一時的に差圧が増える側に設定した後、減る側に設定する。
【００３８】
可変容量コンプレッサ１において、吐出圧力と吸入圧力との差圧が大きくなるよう設定されるということは、冷媒流量が減る側に制御されるので、冷凍能力が下がり、吸入側の蒸発圧力が上がることになる。その後、吐出圧力と吸入圧力との差圧を小さく設定することで、冷媒流量が増える側に制御され、冷凍能力が上がり、吸入側の蒸発圧力が下がることになる。これにより、エバポレータ４の冷媒は急激に沸騰することになり、可変容量コンプレッサ１は、エバポレータ４に溜まっていた潤滑オイルとともに冷媒を吸入することができる。
【００３９】
このとき、膨張弁は、定流量制御式の電子膨張弁３に代えて、エバポレータ４の出口における冷媒が常に所定の過熱度ＳＨを有するように制御されるノーマルチャージの温度式膨張弁を用いてもよい。この場合、ノーマルチャージの温度式膨張弁は、可変容量コンプレッサ１が吐出圧力と吸入圧力との差圧を増える側に設定したときには吸入側の蒸発圧力が上がることで自動的に閉弁方向に作用し、可変容量コンプレッサ１が吐出圧力と吸入圧力との差圧を減る側に設定したときには吸入側の蒸発圧力が下がることで自動的に開弁方向に作用するため、オイル循環モードの動作を妨げることはない。
【００４０】
次に、可変容量コンプレッサ１が断面積を可変できる比例制御弁の前後の差圧を定差圧弁で一定に制御して冷媒の吐出流量を一定に制御するようにした流量制御式で、電子膨張弁３が差圧一定制御式の場合、過熱度制御装置６は、オイル循環モードのときに、電子容量制御弁５を構成している比例制御弁を吐出流量が減る側に設定した後、増える側に設定する。可変容量コンプレッサ１が吐出流量を減る側に設定することで、冷凍能力が下がり、吸入側の蒸発圧力が上がることになる。その後、吐出流量が増える側に設定されることで、冷凍能力が上がり、吸入側の蒸発圧力が下がることになる。蒸発圧力が大きく低下することにより、エバポレータ４内の冷媒は一気に沸騰するため、エバポレータ４に溜まっていた潤滑オイルとともに可変容量コンプレッサ１に戻すことができる。
【００４１】
また、可変容量コンプレッサ１が吐出側冷媒流路に設けた固定オリフィスの前後の差圧を定差圧弁で一定に制御して冷媒の吐出流量を一定に制御するようにした流量制御式で、電子膨張弁３が差圧一定制御式の場合、過熱度制御装置６は、オイル循環モードのときに、電子容量制御弁５を構成している定差圧弁を固定オリフィスの前後の差圧が増える側に設定した後、減る側に設定する。可変容量コンプレッサ１が固定オリフィスの前後の差圧を増える側に設定することで、吐出流量が減る側に設定されるため冷凍能力が下がり、吸入側の蒸発圧力が上がることになる。その後、固定オリフィスの前後の差圧を減る側に設定することで、吐出流量が増える側に設定されるため冷凍能力が急激に上がって、吸入側の蒸発圧力が急激に下がることになる。蒸発圧力が大きく低下することにより、エバポレータ４内の冷媒は一気に沸騰するため、エバポレータ４に溜まっていた潤滑オイルとともに可変容量コンプレッサ１に戻すことができる。
【００４２】
このように、流量制御の可変容量コンプレッサ１を一旦、吐出流量が減る側に設定してから増える側に設定するよう制御する場合においても、膨張弁は、差圧一定制御式の電子膨張弁３に代えて、ノーマルチャージの温度式膨張弁を用いることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、エバポレータの出口における冷媒を、通常運転時は、常に過熱状態になるよう制御し、周期的に所定期間だけ、過熱度を強制的になくす側に、すなわち負の過熱度を有するように制御する構成にした。これにより、通常運転時には、冷凍サイクルは成績係数の良い状態で運転することができるため、可変容量コンプレッサを駆動するエンジンは省燃費運転ができ、一時的に、負の過熱度を有するように制御することで、エバポレータに溜まっている潤滑オイルを可変容量コンプレッサ側に流出させるため、潤滑オイル枯渇による可変容量コンプレッサの焼き付きを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した冷凍サイクルの構成を示すシステム図である。
【図２】冷凍サイクルにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。
【図３】温度式膨張弁の特性を示す図である。
【符号の説明】
１　可変容量コンプレッサ
２　コンデンサ
３　電子膨張弁
４　エバポレータ
５　電子容量制御弁
６　過熱度制御装置
【図１】
2004144462.tif 000003
【図２】
2004144462.tif 000004
【図３】
2004144462.tif 000005