JP3596345B2

JP3596345B2 - 冷凍サイクル装置および車両用空調装置

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Publication number: JP3596345B2
Application number: JP08978699A
Authority: JP
Inventors: 雅秀本田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Denso Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2019-03-30
Also published as: JP2000283576A; US6266967B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は並列に設けた第１、第２の蒸発器を有する冷凍サイクル装置に関するもので、特に車室内前席側の領域を空調する前席側空調ユニットと、車室内後席側の領域を空調する後席側空調ユニットとを備える車両用空調装置に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、市場においてミニバン等の大型乗用車の需要が高まり、この大型乗用車においては車室内容積が大きいので、車両用空調装置にも大能力化が要求され、それに伴って、車室内空調用のユニットも、車室内前席側のみに空調ユニットを配置するシングルエアコンから車室内の前席側と後席側の両方に空調ユニットを配置するデュアルエアコンへと変化してきている。このデュアルエアコンの冷凍サイクルでは、前席側と後席側でそれぞれ蒸発器を独立に設けるとともに、圧縮機と凝縮器は共通使用している。
【０００３】
ところで、空調装置のコスト低減のために、近年、後席側蒸発器への冷媒流れを断続する電磁弁を廃止する車両が増加している。デュアルエアコンの場合、車室内後席側に乗員がいないときは、後席側空調ユニットの作動を停止して、前席側空調ユニットのみを作動させる前席側単独運転状態となる。この前席側単独運転時には、冷凍サイクルで次のごとき挙動が発生する。
【０００４】
すなわち、後席側空調ユニットでは後席側蒸発器への送風が停止されるので、後席側蒸発器内に溜まっている液冷媒が徐々に蒸発するが、この液冷媒の蒸発が完了すると、後席側蒸発器の温度は周囲雰囲気の温度（室温）に向かって上昇していく。
従って、後席側空調ユニットの減圧手段をなす温度式膨張弁の感温部の温度も周囲雰囲気の温度（室温）に向かって上昇し、この温度上昇過程において後席側蒸発器の出口冷媒の過熱度が上昇することにより、温度式膨張弁の弁体が微小開度だけ開く。すると、温度式膨張弁を通過した低圧冷媒が後席側蒸発器に流入する。
【０００５】
その結果、後席側蒸発器で液冷媒の蒸発が再開され、蒸発器の温度（冷媒の過熱度）が低下するので、若干の時間経過後に温度式膨張弁の弁体が再び全閉状態に戻る。そして、温度式膨張弁の全閉後に、時間が経過して冷媒の蒸発が完了して冷媒過熱度が上昇すると、温度式膨張弁の弁体が再び微小開度だけ開く。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、前席側単独運転時においては、後席側の温度式膨張弁が微小な開閉を繰り返すのであるが、後席側の温度式膨張弁の微小開弁時に後席側蒸発器には冷媒とともに潤滑オイルも流入してくる。その際、冷媒は蒸発してガス状となって圧縮機に吸入されるが、潤滑オイルは冷媒に比して蒸発温度がはるかに高いので蒸発しない。
【０００７】
そして、温度式膨張弁の微小開弁により発生する微小流れでは液相の潤滑オイルを下流側に押し出すことができないので、液相の潤滑オイルが蒸発器内とか蒸発器出口の低圧配管内に溜まっていく。特に、後席側蒸発器の低圧配管は、通常、車両の床下に配置され、圧縮機吸入配管に対して６００ｍｍ程度、低い位置に配置されることが多い。そのため、後席側蒸発器出口の低圧配管への潤滑オイル寝込み現象が発生しやすい。この結果、圧縮機へのオイル戻り量が不足して圧縮機の潤滑不良が発生し、圧縮機の耐久性に悪影響を与える。
【０００８】
なお、特開平９−１０９６５６号公報には、デュアルエアコンタイプの車両用空調装置において、前席側単独運転時に、後席側蒸発器への冷媒流れを断続する電磁弁を一定の時間間隔で短時間だけ強制的に開くことにより後席側蒸発器に溜まる冷媒を圧縮機側に押し戻すようにしたものが記載されている。しかし、空調装置のコスト低減のために、後席側の電磁弁を廃止した車両では、圧縮機へのオイル戻り量不足に対応できない。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、前席側蒸発器のごとく主に使用される主蒸発器と、後席側蒸発器のごとく選択的に使用される副蒸発器とを並列接続し、かつ、副蒸発器用の電磁弁を持たない冷凍サイクル装置において、主蒸発器側（前席側）の単独運転に起因する圧縮機へのオイル戻り不足を解消することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らの実験検討によると、上述の冷凍サイクル装置では、副蒸発器用の電磁弁を持たないので、主蒸発器側（前席側）の単独運転時に圧縮機の連続作動状態が長時間継続されると、前述した副蒸発器側（後席側）の温度式膨張弁の微小な開閉が何回も繰り返されて、圧縮機へのオイル戻り不足が発生することが判明した。
【００１１】
そこで、本発明では、圧縮機の連続作動状態が所定時間以上継続されるときに、圧縮機吸入側の低圧圧力が変動するように圧縮機作動を外部から強制的に制御することにより上記目的を達成しようとするものである。
すなわち、請求項１に記載の発明では、並列接続した第１、第２の蒸発器（１５、２８）のうち、第１の蒸発器（１５）は主に使用される主蒸発器（１５）であり、第２の蒸発器（２８）は選択的に使用される副蒸発器（２８）であり、
第１、第２の減圧手段（１９、３２）のうち、少なくとも副蒸発器（２８）への流入冷媒を減圧膨張させる減圧手段を副蒸発器（２８）の出口冷媒の過熱度を調整する温度式膨張弁（３２）により構成し、
副蒸発器（２８）側の冷媒通路に冷媒流れを断続する電磁弁を設けないようになっており、
温度式膨張弁（３２）は、副蒸発器（２８）の出口冷媒の冷媒温度を感知する感温部と、この感温部の感知した冷媒温度に対応した圧力が加えられる第１圧力室と、副蒸発器（２８）の冷媒圧力が加えられる第２圧力室と、この第１、第２圧力室を仕切るダイヤフラムとを備え、この第１、第２圧力室の圧力差とばね力とに応じて前記ダイヤフラムおよび弁体が変位して冷媒流量を調整するようになっており、
主蒸発器（１５）の単独運転時には主蒸発器（１５）側の第１の送風機（１４）が運転され、副蒸発器（２８）側の第２の送風機（２７）の運転が停止されるようになっており、
圧縮機（１６）の起動後、圧縮機（１６）の連続作動時間（ｔ）が所定時間（ｔｘ）に達すると、圧縮機（１６）吸入側の低圧圧力が変動するように圧縮機（１６）の作動を強制的に断続する第１制御手段（１８０、１９０）と、
主蒸発器（１５）の冷却温度に応じて圧縮機（１６）の作動を断続する第２制御手段（１３０、１４０、１６０、１７０、２１０）とを備えることを特徴としている。
【００１２】
これによると、主蒸発器側（前席側）の単独運転時に圧縮機（１６）の連続作動状態が所定時間（ｔｘ）継続されると、圧縮機（１６）の作動を強制的に断続して低圧圧力を強制的に変動させて、副蒸発器（２８）側の温度式膨張弁（３２）を強制的に開弁させることができる。
その結果、温度式膨張弁（３２）の強制開弁に伴う冷媒流によって、副蒸発器（２８）側の低圧冷媒配管（３４）等に溜まるオイルを圧縮機（１６）吸入側に戻すことができる。これにより、主蒸発器側（前席側）の単独運転に起因する圧縮機（１６）へのオイル戻り不足を解消して、圧縮機（１６）の潤滑性を良好に維持できる。
また、圧縮機作動の断続により主蒸発器（１５）の冷却温度を制御して主蒸発器（１５）のフロストを防止できる。しかし、主蒸発器（１５）の熱負荷が大きいときには主蒸発器（１５）の冷却温度が短時間で設定温度まで低下しないので、第２制御手段による圧縮機作動の断続制御が行われず、圧縮機（１６）の連続作動状態が継続される。そのような場合に、第１制御手段（１８０、１９０）により圧縮機（１６）の作動を強制的に断続して、圧縮機へのオイル戻り不足を解消できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明のように、第１制御手段（１８０、１９０）により圧縮機（１６）の作動を強制的に所定回数（ｎ）だけ断続することにより、上記低圧圧力の強制変動を良好に達成できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明のように、請求項１または２において、所定時間（ｔｘ）を３０分から１２０分の範囲に設定すれば、圧縮機へのオイル戻り不足の解消と、圧縮機作動の強制断続による耐久性低下の抑制とを好適に両立できる。
請求項４に記載の発明のように、圧縮機（１６）の強制断続制御において圧縮機（１６）の停止時間（ｈ）を３秒から１０秒の範囲に設定すれば、低圧圧力の必要変動幅を得ることと、蒸発器吹き出し温度上昇の抑制効果とを両立できる。
【００１６】
請求項５に記載の発明のように、圧縮機（１６）の強制断続制御において圧縮機（１６）の作動時間（Ｈ）を５秒から２０秒の範囲に設定すれば、圧縮機作動によるオイル循環率低下の抑制と、蒸発器吹き出し温度上昇の抑制効果とを両立できる。
請求項６に記載の発明では、圧縮機（１６）の強制断続制御において圧縮機（１６）の断続回数（ｎ）を圧縮機（１６）の作動停止の回数とし、この断続回数（ｎ）を２回から５回の範囲に設定することを特徴としている。
【００１７】
このような断続回数（ｎ）の設定により、圧縮機へのオイル戻り不足の解消と、蒸発器吹き出し温度上昇の抑制効果とを両立できる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、車室内前席側を空調する前席側空調ユニット（１２）および車室内後席側を空調する後席側空調ユニット（２５）と、
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置とを備え、
前席側空調ユニット（１２）に主蒸発器（１５）を配置し、後席側空調ユニット（２５）に副蒸発器（２８）を配置した車両用空調装置を特徴としている。
【００１９】
これにより、デュアルエアコンタイプの車両用空調装置において、前席側空調ユニット（１２）の単独運転に起因する圧縮機（１６）へのオイル戻り不足を解消できる。
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の車両用空調装置において、副蒸発器（２８）の出口側の低圧配管（３４）を車両床下で、圧縮機（１６）の吸入配管（１６ｂ）より低い部位に配置したことを特徴としている。
【００２０】
このように、車両床下で、圧縮機（１６）の吸入配管（１６ｂ）より低い部位に副蒸発器出口側の低圧配管（３４）を配置する場合は、重力の影響で低圧配管（３４）へのオイル滞留が一層生じやすいが、この配管レイアウトにおいても、低圧圧力の強制変動により圧縮機（１６）へのオイル戻り不足を解消できる。
なお、上記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って、請求項１の第１制御手段は、具体的には図３のステップ１８０、１９０により構成される。また、請求項１の第２制御手段は、具体的には図３のステップ１３０、１４０、１６０、１７０、２１０により構成される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す一実施形態について説明する。
図１は、ミニバンタイプの乗用車に本発明を適用した一実施形態の全体の配置レイアウトを示す。ミニバンタイプの車両１０の車室１１は前席（運転席およひ助手席）の後方側に２番目、３番目の座席（後席）を配置するようになっており、車両前後方向に長い空間を形成している。１１ａは車室１１の床面である。
【００２２】
前席側空調ユニット１２は、車室１１内の最前部の計器盤（図示せず）の内側部に配設されて、車室内前席側の領域を空調するものである。前席側空調ユニット１２は、空気通路を形成するケース１３を有し、このケース１３の上流部に送風機１４を配置している。この送風機１４は図示しない内外気切替箱から切替導入される内気または外気を送風する。
【００２３】
送風機１４の下流には送風空気を冷却する冷却用熱交換器として冷凍サイクルＲの蒸発器（主蒸発器）１５が配置されている。ここで、冷凍サイクルＲは周知の構成であり、車両エンジン（図示せず）により電磁クラッチ１６ａを介して駆動される圧縮機１６を備えている。この圧縮機１６により冷媒は高温高圧に圧縮され、この圧縮機１６から吐出されたガス冷媒は凝縮器１７に導入され、この凝縮器１７にてガス冷媒は図示しない冷却ファンにより送風される外気と熱交換して凝縮する。
【００２４】
凝縮器１７を通過した冷媒を受液器１８にて液相冷媒と気相冷媒とに分離するとともに、液相冷媒を受液器１８内に貯留する。受液器１８からの液冷媒を温度式膨張弁（減圧手段）１９にて低圧の気液２相冷媒に減圧し、この減圧後の低圧冷媒を上記蒸発器１５において空調空気から吸熱して蒸発させるようになっている。
【００２５】
温度式膨張弁１９は周知のごとく蒸発器１５出口の冷媒過熱度が所定値に維持されるように弁開度を自動調整するものである。そのため、温度式膨張弁１９は、蒸発器１５出口の冷媒温度を感知する感温部と、この感温部の感知した冷媒温度に対応した圧力が加えられる第１圧力室と、蒸発器１５の冷媒圧力（サイクル低圧）が加えられる第２圧力室と、この第１、第２圧力室を仕切るダイヤフラムとを備え、第１、第２圧力室の圧力差とばね力とに応じてダイヤフラムおよび弁体が変位して冷媒流量を調整するようになっている。
【００２６】
蒸発器１５において蒸発した後のガス冷媒は再度、圧縮機１６に吸入され、圧縮される。なお、冷凍サイクルＲのうち、圧縮機１６、凝縮器１７、受液器１８等の機器は、車室１１より前方側のエンジンルーム２０内に搭載されている。
前席側空調ユニット１２内において、蒸発器１５の空気吹出部には温度センサ２１が配置され、この温度センサ２１により検出される蒸発器吹出空気温度（蒸発器冷却温度）が所定値以下に低下すると、電磁クラッチ１６ａへの通電を遮断して圧縮機１６の運転を停止することにより蒸発器１５のフロストを防止するようになっている。
【００２７】
次に、蒸発器１５の空気流れ下流側には、車両エンジンからの温水により空調空気を加熱するヒータコア（加熱用熱交換器）２２が配置されている。このヒータコア２２の側方にはバイパス路２３が形成されている。そして、ヒータコア２２に隣接し板状のエアミックスドア２４が回動可能に配置され、このエアミックスドア２４の回動位置の選択により、ヒータコア２２を通過して加熱される温風とバイパス路２３を通過する冷風との風量割合を調整して吹出空気温度を調整する。
【００２８】
前席側空調ユニット１２の下流端には、図示しないデフロスタ吹出開口部、フェイス吹出開口部およびフット吹出開口部が開口しており、これらの開口部は図示しない吹出モードドアにより切替開閉され、各開口部を通過した空調空気は、それぞれ車両窓ガラスの内面、前席側乗員の頭部、足元部に向けて吹き出される。
【００２９】
次に、後席側空調ユニット２５は車室内の後席側を空調するように車室１１内の後部、例えば、後席の側方部位等に配置される。この後席側空調ユニット２５のケース２６内には、内気を吸入して送風する送風機２７が備えられ、この送風機２７の下流側に後席側蒸発器（副蒸発器）２８が配置されている。
次に、蒸発器２８の空気流れ下流側には、車両エンジンからの温水により空調空気を加熱するヒータコア（加熱用熱交換器）２９が配置されている。このヒータコア２９の側方にはバイパス路３０が形成されている。そして、ヒータコア２９に隣接し板状の冷風バイパスドア３１が回動可能に配置され、この冷風バイパスドア３１によりバイパス路３０を後席側空調ユニット２５の吹き出しモードと風量レベルに応じて開閉する。
【００３０】
後席側蒸発器２８の冷媒入口部には後席側温度式膨張弁３２が備えられている。この後席側温度式膨張弁３２は、前席側温度式膨張弁１９と同様のものであり、受液器１８からの高温高圧の液冷媒を低温低圧の気液２相冷媒に減圧する減圧手段をなすもので、後席側蒸発器２８の出口部の冷媒の過熱度が予め設定した所定値となるように弁開度を調整して、冷媒流量を調整するものである。
【００３１】
なお、冷凍サイクルＲにおいて、後席側の温度式膨張弁３２の入口側は床下高圧配管３３を介して前席側の温度式膨張弁１９の入口側に接続され、また、後席側の蒸発器２８の出口側は床下低圧配管３４を介して前席側の蒸発器１５の出口側に接続されている。これにより、後席側の蒸発器２８および温度式膨張弁３２は前席側の蒸発器１５および温度式膨張弁１９と並列に接続されている。
【００３２】
床下高圧配管３３および床下低圧配管３４は、車室１１の床面１１ａの下側に形成される床下空間３５に配置されるので、圧縮機１６の吸入配管１６ｂより所定高さＬ（例えば、６００ｍｍ程度）だけ低い部位に配置される。
そして、後席側空調ユニット２５において、蒸発器２８の下流直後の部位にフェイス吹出開口部３６および吹出モードドア３７が配置され、後席側蒸発器２８で冷却された冷風はフェイス吹出開口部３６から後席側フェイスダクト３８を通って天井吹出口３８ａから後席側乗員の頭部に向けて吹き出す。
【００３３】
また、ヒータコア２９で加熱された温風は、後席側フットダクト３９を通って後席側フット吹出口３９ａから後席側乗員の足元部に向けて吹き出される。
図２は本実施形態の電気制御の概要ブロック図てあり、空調用制御装置４０はマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されるもので、温度センサ２１により検出される蒸発器吹出空気温度Ｔｅの他に、センサ群４１から外気温Ｔａｍ、内気温Ｔｒ、日射量Ｔｓ、温水温度Ｔｗ等が入力される。また、前席側操作パネル４２から車室温の温度設定、風量調整、内外気モード切り替え、吹出モード切り替え、圧縮機オンオフ等の操作信号が入力される。一方、後席側操作パネル４３からは、後席側の風量調整、吹出モード切り替え等の操作信号が入力される。なお、この後席側の風量調整および吹出モード切り替えの操作信号については、前席側操作パネル４２からも入力可能になっている。
【００３４】
空調用制御装置４０は予め設定されたプログラムに従って所定の演算処理を行って出力信号を出し、前席側および後席側の空調機器（電磁クラッチ１６ａ、送風機１４、２７、エアミックスドア２４、３１等の駆動用モータ群）の作動を制御する。
次に、上記構成において作動を説明する。まず、前席側空調ユニット１２および後席側空調ユニット２５をともに作動させるときは、前後両方の送風機１４、２７が作動して、両空調ユニット１２、２５に送風する。そして、前席側操作パネル４２のエアコンスイッチ（圧縮機作動スイッチ）が投入されると、電磁クラッチ１６ａが通電され接続状態になるので、圧縮機１６が車両エンジンにより駆動される。
【００３５】
これにより、前席側空調ユニット１２においては、送風空気を蒸発器１５により冷却、除湿した後に、ヒータコア２２により再加熱することができる。前席側空調ユニット１２では、エアミックスドア２４により冷風と温風の風量割合を任意に調整して車室内への吹出温度を調整できる。
なお、後席側空調ユニット２５では、吹出モードドア３７により、吹き出しモードをフェイスモードとフットモードとに切り替えることができ、フェイスモード時には蒸発器２８により冷却、除湿した冷風を後席側フェイスダクト３８を通して後席側の天井吹出口３８ａから車室内後席側へ吹き出す。また、フットモード時には送風空気が蒸発器２８を通過した後ヒータコア２９により加熱されて温風となり、この温風は後席側フットダクト３９を通して後席側のフット吹出口３９ａから乗員足元部に吹き出す。
【００３６】
ところで、前後両方の空調ユニット１２、２５を上記のように同時運転しているときは、前後の温度式膨張弁１９、３２がそれぞれ前後の蒸発器１５、２８の熱負荷に対応した弁開度に調整され、その熱負荷に対応した流量の冷媒を常時、各蒸発器１５、２８の流路を通過させるので、後席側空調ユニット２５の床下低圧配管３４等に潤滑オイルが溜まることはない。
【００３７】
ところで、前席側のみに乗員が搭乗し、後席側には乗員が搭乗していないときは、前席側操作パネル４２または後席側操作パネル４３でのスイッチ操作により後席側送風機２７を停止する。これにより、後席側空調ユニット２５には空調空気が送風されず、後席側空調ユニット２５の空調作用が停止状態となるので、前席側空調ユニット１２のみの単独運転状態となる。
【００３８】
この前席側単独運転時には、「従来の技術」の欄にて既述したように、後席側空調ユニット２５において、後席側の温度式膨張弁３２が微小な開閉を繰り返すことにより、液相の潤滑オイルが後席側の蒸発器２８内とか蒸発器出口の床下低圧配管３４内に溜まっていく。特に、床下低圧配管３４は、圧縮機１６の吸入配管１６ｂに対して所定量Ｌ（例えば、６００ｍｍ程度）だけ低い位置に配置されるので、この床下低圧配管３４への潤滑オイル寝込み現象が発生しやすい。
【００３９】
本発明者らの実験検討によると、後席側蒸発器用の電磁弁を持たないデュアルエアコンタイプの車両用空調装置では、前席側単独運転時に圧縮機１６の連続作動状態が長時間継続されると、後席側温度式膨張弁３２の微小な開閉が長時間繰り返されて、床下低圧配管３４への潤滑オイル寝込み現象が顕著となり、圧縮機１６へのオイル戻り不足が発生することが判明した。
【００４０】
そこで、本実施形態では、床下低圧配管３４への潤滑オイル寝込み現象を解消するために、圧縮機１６の作動を所定の時間間隔で強制的に断続させる制御を採用している。
図３は空調用制御装置４０により実行される制御ルーチンを示すフローチャートであり、前席側操作パネル４２のオートスイッチまたはエアコンスイッチ（圧縮機作動スイッチ）の投入により図３の制御ルーチンはスタートし、そして、ステップ１００にてセンサ２１、４１の検出信号、操作パネル４２、４３からの操作信号等を読み込む。次に、ステップ１１０にて、ステップ１００での各信号の状態から、圧縮機作動状態（エアコンオン状態）にあるか判定する。
【００４１】
圧縮機作動状態であるときは、ステップ１２０にてタイマをスタートさせ、次に、ステップ１３０に進み、温度センサ２１により検出される前席側蒸発器１５の吹出温度Ｔｅと目標温度ＴＥＯ１との大小を判定する。
ここで、図４は吹出温度Ｔｅの目標温度を説明するもので、目標温度として第１の目標温度ＴＥＯ１（例えば、３°Ｃ）と第２の目標温度ＴＥＯ２（例えば、４°Ｃ）を設定し、この第１、第２の目標温度ＴＥＯ１、ＴＥＯ２と実際の蒸発器吹出温度Ｔｅとを比較して、電磁クラッチ１６ａの断続（ＯＮ、ＯＦＦ）信号を発生する。第１、第２の目標温度ＴＥＯ１とＴＥＯ２の温度差は、電磁クラッチ１６ａの断続にヒステリシスを設定して、圧縮機作動の頻繁な断続を防止するためである。
【００４２】
ステップ１３０において、第１の目標温度ＴＥＯ１より実際の蒸発器吹出温度Ｔｅの方が低いときはステップ１４０に進み、電磁クラッチ１６ａをオフして、圧縮機１６を停止させる。次に、ステップ１５０に進み、タイマカウントを０にクリアして、次のステップ１６０にて実際の蒸発器吹出温度Ｔｅと第２の目標温度ＴＥＯ２との大小を判定する。このステップ１６０にて実際の蒸発器吹出温度Ｔｅが第２の目標温度ＴＥＯ２より高いと判定されるまで圧縮機１６の停止状態は継続される。
【００４３】
そして、ＴｅがＴＥＯ２より高くなると、ステップ１６０からステップ１７０に進み、電磁クラッチ１６ａをオンし、圧縮機１６を作動させる。
一方、ステップ１３０で第１の目標温度ＴＥＯ１より実際の蒸発器吹出温度Ｔｅの方が高いときはステップ１８０に進み、タイマ時間ｔ（すなわち、圧縮機１６の連続作動時間）が設定時間ｔｘ以上になったか判定する。この設定時間ｔｘは後述の理由から３０分〜１２０分の間の所定時間に設定する。そして、タイマ時間ｔが設定時間ｔｘ以上になると、ステップ１９０にて電磁クラッチ１６ａをｎ回だけ強制的に断続制御する。
【００４４】
図５は前席側単独運転時における、圧縮機１６の作動を強制的に断続する作動説明図であり、時間ｈは強制断続制御のクラッチオフ時間であり、時間Ｈは強制断続制御のクラッチオン時間である。強制断続制御の回数ｎは、クラッチオフ回数のことを言う。従って、図５の例では、強制断続制御の回数ｎ（クラッチオフ回数）＝３回である。
【００４５】
この電磁クラッチ１６ａの強制断続制御により後席側低圧圧力および前席側蒸発器１５の吹出空気温度Ｔｅはそれぞれ図５（ｂ）、（ｃ）に示すようにクラッチオフ時に上昇し、クラッチオン時に低下する。
これに対して、冷凍サイクル内のオイル循環率は、前席側単独運転時には図５（ｄ）のごとく圧縮機１６の連続作動に伴って１．５％近傍まで低下するが、電磁クラッチ１６ａの強制断続制御により階段状に上昇させることができる。これは、圧縮機作動の強制断続に伴って、後席側低圧圧力が図５（ｂ）のごとく変動し、そして、圧縮機オン時に後席側低圧圧力が低下することにより後席側の温度式膨張弁３２が強制的に開弁させられる。
【００４６】
この後席側の温度式膨張弁３２の開弁作動をより具体的に説明すると、クラッチオフ時に低圧圧力が上昇して後席側膨張弁３２の感温部の温度が上昇した後に、圧縮機１６が再起動して低圧圧力を低下させるので、後席側膨張弁３２のダイヤフラム部に開弁方向の差圧が発生し後席側膨張弁３２を強制的に開弁させることができる。これにより、後席側膨張弁３２を通してまとまった流量の冷媒を後席側蒸発器２９に流入させることができるので、この冷媒流れにより床下低圧配管３４に溜まった潤滑オイルを圧縮機１６の吸入側に押し戻すことができる。
【００４７】
以上の結果、冷凍サイクル内のオイル循環率を向上させ、圧縮機１６へのオイル戻り不足を防止できるので、前席側単独運転時における圧縮機１６の潤滑性を良好に維持できる。
なお、冷凍サイクル内のオイル循環率は、
潤滑オイル量／（潤滑オイル量＋冷媒量）×１００（％）で表すことができる。オイル循環率の測定方法は、例えば、冷凍サイクル内の受液器１８下流側の冷媒液相部において、紫外線が潤滑オイルには吸収され、冷媒には吸収されないという特性を利用して、潤滑オイルによる紫外線の吸光度を測定して、オイル循環率を算出することができる。
【００４８】
次に、本実施形態において、強制断続制御の作動間隔を決める設定時間ｔｘ、強制断続制御のクラッチオフ時間ｈ、クラッチオン時間Ｈ、および断続回数ｎを設定するための考え方とその具体的数値例について説明する。
（１）作動間隔の設定時間ｔｘについて、
前席側操作パネル４２のエアコンスイッチ（圧縮機作動スイッチ）の投入後、圧縮機１６が連続作動するに加えて、前席側単独運転が設定されると、床下低圧配管３４等へのオイル寝込み現象の発生により、冷凍サイクル内のオイル循環率は図５（ｄ）のごとく時間の経過とともに低下していく。ここで、圧縮機１６の必要オイル循環率はその回転数により異なるが、車両エンジンのアイドル時は通常、エンジン回転数が一定であり、回転変動がほとんどないため、圧縮機回転数もほぼ一定に保たれる。
【００４９】
そのため、アイドル時には圧縮機回転数の変動（後席側低圧変動）による寝込みオイルの還流を期待できないので、アイドル時が圧縮機１６の潤滑性確保にとって最も厳しい条件となる。そこで、アイドル回転数での必要オイル循環率（図５の例では１．５％）を下限値として設定する。
そして、この下限値まで必要オイル循環率が低下する時間を測定して、作動間隔の設定時間ｔｘの上限とする。このような方法で求めた、設定時間ｔｘの上限は１２０分である。
【００５０】
一方、作動間隔の設定時間ｔｘを短くすると、電磁クラッチ１６ａを頻繁に断続させ、電磁クラッチ１６ａの耐久性低下の原因となる。そこで、電磁クラッチ１６ａの耐久性確保の観点から、作動間隔の設定時間ｔｘの下限は３０分とする。以上により、作動間隔の設定時間ｔｘは、３０分≦ｔｘ≦１２０分の範囲に定める。
【００５１】
（２）クラッチオフ時間ｈについて、
電磁クラッチ１６ａの強制断続制御に伴ってクラッチオフ時に、前席側蒸発器１５の吹出空気温度Ｔｅは図５（ｃ）に示すように上昇していく。ここで、吹出空気温度Ｔｅの上昇割合は、前席側送風機１４の風量が大きい程大きくなるので、前席側送風機１４の最大風量時に乗員が不快感を感じないように、クラッチオフ時間ｈを設定すれば、どのような使用条件においても、強制断続制御による乗員の不快感を回避できる。
【００５２】
そこで、前席側送風機１４の最大風量時に乗員が不快感を感じない温度上昇幅ΔＴを実験的に５°Ｃとし、最大風量のクラッチオフ時にΔＴ≦５°Ｃとなるクラッチオフ時間ｈを求めたところ、ｈ≦１０秒となった。
一方、クラッチオフ時間ｈが短くなると、クラッチオフ時間ｈにおける低圧圧力の上昇幅ΔＰ１が微小となり、その後のクラッチオン時における後席側膨張弁３２の開度が不十分となり、オイル循環率の回復が不十分となる。そのため、クラッチオン時における後席側膨張弁３２の開度確保のために、クラッチオフ時間ｈを３秒以上にする必要がある。
【００５３】
以上のことから、３秒≦ｈ≦１０秒の範囲内となるように、クラッチオフ時間ｈを設定する。
（３）クラッチオン時間Ｈについて、
クラッチオン時間Ｈを長くすると、図５（ｂ）、（ｄ）から理解させるように、クラッチオン時間Ｈ内での低圧圧力およびオイル循環率の低下が大きくなるので、断続回数ｎを増加させる必要が生じ、好ましくない。このような観点から、Ｈ≦２０秒とする。
【００５４】
逆に、クラッチオン時間Ｈが短くなると、クラッチオンによる前席側蒸発器１５の吹出空気温度の低下幅が僅少となり、１回当たりのクラッチオフ時間ｈを長くしたのと同じ結果（蒸発器吹出空気温度の上昇幅ΔＴ＞５°Ｃ）となり、乗員の不快感を招く。このため、クラッチオン時間Ｈは５秒以上とする。以上のことから、５秒≦Ｈ≦２０秒の範囲内となるように、クラッチオン時間Ｈを設定する。
【００５５】
（４）断続回数ｎについて、
図５（ｄ）に示すように断続回数（クラッチオフ回数）ｎの増加とともにオイル循環率を増加させることができ、断続回数ｎ＝３にてオイル循環率をエアコンＯＮ当初のレベルまで回復させることができる。
圧縮機１６の潤滑性確保の観点から、断続回数ｎ＝１ではオイル循環率の回復が不十分であり、断続回数ｎは少なくとも２回以上とする必要がある。一方、断続回数ｎを増加するにつれて前席側蒸発器１５の吹出空気温度が上昇していくので、乗員の不快感を抑えるために断続回数ｎは５回以下にすることが好ましい。つまり、２回≦ｎ≦５回の範囲内となるように断続回数ｎを設定する。
【００５６】
なお、本発明の好ましい実施例としては、ｔｘ＝９０分、ｈ＝５秒、Ｈ＝１０秒、ｎ＝３回であって、本発明者らの実験、検討によると、圧縮機１６の強制断続作動による後席側低圧圧力の変動幅（上昇幅）ΔＰｓが０．１７ＭＰａ以上になると、オイル循環率をエアコンＯＮ当初のレベルまで回復できることが分かった。
【００５７】
（他の実施形態）
なお、上記の一実施形態では、図３のステップ１１０において、圧縮機作動状態（エアコンオン状態）にあるかどうかを判定しているが、このステップ１１０において、圧縮機作動状態（エアコンオン状態）にあり、かつ、前席側空調ユニット１２が単独運転であるかどうかを判定するようにしてもよい。
【００５８】
また、上記の一実施形態では、圧縮機１６の連続作動が設定時間ｔｘ以上続くと、固定容量の圧縮機１６の作動を外部から強制的に断続制御して後席側低圧圧力を変化させるようにしているが、圧縮機１６として可変容量型圧縮機を用いて、この可変容量型圧縮機の容量を強制的に変化させることにより後席側低圧圧力を変化させるようにしてもよい。
【００５９】
また、圧縮機１６としてモータ駆動の電動圧縮機を用いて、この電動圧縮機１６の回転数を強制的に変化させることにより後席側低圧圧力を変化させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用空調装置の全体システム構成図である。
【図２】本発明の一実施形態における電気制御部の概略ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における電気制御部のフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態における蒸発器吹出温度と電磁クラッチのオンオフとの作動説明図である。
【図５】本発明の一実施形態における電磁クラッチ強制断続制御の作動説明図である。
【符号の説明】
１２…前席側空調ユニット、１５…前席側蒸発器、１６…圧縮機、
１７…凝縮器、１９…前席側膨張弁、２５…後席側空調ユニット、
２８…後席側蒸発器、３２…後席側膨張弁。

Claims

冷媒を圧縮し吐出する圧縮機（１６）と、
この圧縮機（１６）から吐出されたガス冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器（１７）と、
この凝縮器（１７）で凝縮した液冷媒を減圧膨張させる第１の減圧手段（１９）と、
この第１の減圧手段（１９）にて減圧膨張した冷媒を蒸発させる第１の蒸発器（１５）と、
この第１の蒸発器（１５）に送風する第１の送風機（１４）と、
前記第１の減圧手段（１９）と並列に設けられ、前記凝縮器（１７）で凝縮した液冷媒を減圧膨張させる第２の減圧手段（３２）と、
前記第１の蒸発器（１５）と並列に設けられ、前記第２の減圧手段（３２）にて減圧膨張した冷媒を蒸発させる第２の蒸発器（２８）と、
この第２の蒸発器（２８）に送風する第２の送風機（２７）とを備え、
前記第１蒸発器（１５）は主に使用される主蒸発器（１５）であり、前記第２の蒸発器（２８）は選択的に使用される副蒸発器（２８）であり、
前記第１、第２の減圧手段（１９、３２）のうち、少なくとも前記副蒸発器（２８）への流入冷媒を減圧膨張させる減圧手段を前記副蒸発器（２８）の出口冷媒の過熱度を調整する温度式膨張弁（３２）により構成し、
前記副蒸発器（２８）側の冷媒通路に冷媒流れを断続する電磁弁を設けないようになっており、
前記温度式膨張弁（３２）は、前記副蒸発器（２８）の出口冷媒の冷媒温度を感知する感温部と、この感温部の感知した冷媒温度に対応した圧力が加えられる第１圧力室と、前記副蒸発器（２８）の冷媒圧力が加えられる第２圧力室と、この第１、第２圧力室を仕切るダイヤフラムとを備え、この第１、第２圧力室の圧力差とばね力とに応じて前記ダイヤフラムおよび弁体が変位して冷媒流量を調整するようになっており、
前記主蒸発器（１５）の単独運転時には前記第１の送風機（１４）が運転され、前記第２の送風機（２７）の運転が停止されるようになっており、
前記圧縮機（１６）の起動後、前記圧縮機（１６）の連続作動時間（ｔ）が所定時間（ｔｘ）に達すると、前記圧縮機（１６）吸入側の低圧圧力が変動するように前記圧縮機（１）の作動を強制的に断続する第１制御手段（１８０、１９０）と、
前記主蒸発器（１５）の冷却温度に応じて前記圧縮機（１６）の作動を断続する第２制御手段（１３０、１４０、１６０、１７０、２１０）とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
前記第１制御手段（１８０、１９０）は、前記圧縮機（１６）の作動を強制的に所定回数（ｎ）だけ断続することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
前記所定時間（ｔｘ）を３０分から１２０分の範囲に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
前記圧縮機（１６）の強制断続制御において前記圧縮機（１６）の停止時間（ｈ）を３秒から１０秒の範囲に設定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
前記圧縮機（１６）の強制断続制御において前記圧縮機（１６）の作動時間（Ｈ）を５秒から２０秒の範囲に設定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
前記圧縮機（１６）の強制断続制御において前記圧縮機（１６）の断続回数（ｎ）は前記圧縮機（１６）の作動停止の回数であり、
この断続回数（ｎ）を２回から５回の範囲に設定することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
車室内前席側を空調する前席側空調ユニット（１２）および車室内後席側を空調する後席側空調ユニット（２５）と、
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置とを備え、
前記前席側空調ユニット（１２）に前記主蒸発器（１５）を配置し、
前記後席側空調ユニット（２５）に前記副蒸発器（２８）を配置したことを特徴とする車両用空調装置。
前記副蒸発器（２８）の出口側の低圧配管（３４）を車両床下で、前記圧縮機（１６）の吸入配管（１６ｂ）より低い部位に配置したことを特徴とする請求項７に記載の車両用空調装置。