特開 2025-27642 車両用空調装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025027642

(43)【公開日】2025-02-28

(54)【発明の名称】車両用空調装置

(51)【国際特許分類】

   B60H 1/22 20060101AFI20250220BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20250220BHJP

【ＦＩ】

B60H1/22 651C

F25B1/00 321J

F25B1/00 101Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023132601

(22)【出願日】2023-08-16

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000383

【氏名又は名称】弁理士法人エビス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】東宮 武史

(72)【発明者】

【氏名】張 洪銘

(72)【発明者】

【氏名】黄 雲生

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼山 靖則

(72)【発明者】

【氏名】都丸 高洋

(72)【発明者】

【氏名】馮 興文

(72)【発明者】

【氏名】間島 裕大

【テーマコード（参考）】

3L211

【Ｆターム（参考）】

3L211BA22

3L211BA23

3L211CA16

3L211DA26

3L211DA27

3L211DA50

3L211EA50

3L211EA51

3L211EA56

3L211FB12

3L211GA26

3L211GA49

(57)【要約】

【課題】極低外気温環境下であっても、圧縮機内の潤滑油が固まることなく、圧縮機を正常な状態で起動することが可能な車両用空調装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る車両用空調装置は、圧縮機、室内熱交換部、及び、外部熱交換部を含む冷媒回路と、室内熱交換部を内部に配置した空調ユニットと、冷媒回路及び空調ユニットを制御する制御装置とを備える。この車両用空調装置は、圧縮機の停止時に、圧縮機内の潤滑油の温度を推定する潤滑油温度推定部を有し、潤滑油温度推定部により、潤滑油の温度が規定値以下であると判断すると、圧縮機内の潤滑油を加熱する潤滑油加熱モードを実行する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機、室内熱交換部、及び、外部熱交換部を含む冷媒回路と、
前記室内熱交換部を内部に配置した空調ユニットと、
前記冷媒回路及び前記空調ユニットを制御する制御装置と、を備えた車両用空調装置において、
前記圧縮機の停止時に、前記圧縮機内の潤滑油の温度を推定する潤滑油温度推定部を有
し、
前記潤滑油温度推定部により、前記潤滑油の温度が規定値以下であると判断すると、前記圧縮機内の前記潤滑油を加熱する潤滑油加熱モードを実行することを特徴とする車両用空調装置。

【請求項2】

前記潤滑油温度推定部は、前記冷媒回路中の冷媒の状態、及び、外気温度の少なくとも１つから、前記潤滑油の温度を推定することを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。

【請求項3】

前記潤滑油加熱モードは、前記冷媒回路において、前記圧縮機の停止前に行っていた運転モードで冷媒を通過させた熱交換部に冷媒を流すことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。

【請求項4】

前記潤滑油加熱モードでは、冷媒が熱交換されることを禁止することを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。

【請求項5】

前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室内熱交換部を迂回して前記圧縮機の吸入側に流れるバイパス経路を有し、
前記潤滑油加熱モードでは、前記冷媒回路において、前記圧縮機の停止前に行っていた運転モードで冷媒を通過させた熱交換部に冷媒を流した後、前記圧縮機から吐出された冷媒の全てを前記バイパス経路に流すことを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用空調装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

エンジン等の燃焼系の熱源を備えない電動車両（ＥＶ：Electric Vehicle）や燃焼系の熱源の熱量が少ない車両用空調装置として、ヒートポンプ（冷媒回路）を熱源とする空調装置が知られている。

【0003】

一般に、ヒートポンプを利用した空調装置は、暖房運転時に外部熱交換器を吸熱器として機能させ、外気から暖房熱源を得ている。このため、外気温が極低温（例えば－４０℃以下）になると、外気からの吸熱が難しくなり、暖房能力が大きく低下してしまう。

【0004】

このような極低外気温環境下では、例えばＰＴＣヒータ等の電気式加熱器を用いて熱源を確保することが広く行われている。しかしながら、このような熱源を使用すると、バッテリの消費量が大きくなり、電動車両等の場合には航続可能距離への悪影響が懸念されると共に、ＰＴＣヒータの装備によって空調装置の製造コストが増加することになる。

【0005】

一方で、冷媒回路の圧縮機から吐出された高温高圧冷媒を利用するホットガス暖房は、吸熱を行わない暖房方式であり、極低温環境下で有効な暖房として期待されている。このホットガス暖房は、車両用空調装置の車室内熱交換器を放熱器（室内コンデンサ）として機能させ、これに圧縮機から吐出された高温高圧冷媒を直接流入させ、放熱器から出た冷媒を、減圧させた後に外部熱交換器を経由させることなく、アキュムレータを介して圧縮機に戻すものである（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４－１９６０１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、極低外気温環境下（例えば－４０℃以下）では、車両用空調装置が前述の何れの暖房運転を行ったとしても、その後に停車等により圧縮機を停止させると、その圧縮機内の潤滑油が冷却されて粘性が高まり、固まった潤滑油が圧縮機内の各部に付着してしまい、これにより、次に圧縮機を起動する際にトルク異常等を生じさせて起動不良となる虞がある。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、極低外気温環境下であっても、圧縮機内の潤滑油が固まることなく、圧縮機を正常な状態で起動することが可能な車両用空調装置を提供すること、を課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る車両用空調装置は、圧縮機、室内熱交換部、及び、外部熱交換部を含む冷媒回路と、前記室内熱交換部を内部に配置した空調ユニットと、前記冷媒回路及び前記空調ユニットを制御する制御装置と、を備えた車両用空調装置において、前記圧縮機の停止時に、前記圧縮機内の潤滑油の温度を推定する潤滑油温度推定部を有し、前記潤滑油温度推定部により、前記潤滑油の温度が規定値以下であると判断すると、前記圧縮機内の前記潤滑油を加熱する潤滑油加熱モードを実行することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、極低外気温環境下であっても、圧縮機内の潤滑油が固まることなく、圧縮機を正常な状態で起動することが可能な車両用空調装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係る車両用空調装置のシステム構成の例を示した説明図である。

【図2】本実施形態に係る車両用空調装置の制御装置の例を示す説明図である。

【図3】本実施形態に係る車両用空調装置の潤滑油加熱モードの実行制御処理について説明するためのフローチャートである。

【図4】本実施形態に係る車両用空調装置の潤滑油加熱モード（第１例）について説明するためのフローチャートである。

【図5】潤滑油加熱モード（第１例）におけるチラー冷媒回収運転における回路動作を説明するための説明図である。

【図6】潤滑油加熱モード（第１例）における外部熱交換器冷媒回収運転における回路動作を説明するための説明図である。

【図7】潤滑油加熱モード（第１例）におけるバイパス運転モードでの回路動作を説明するための説明図である。

【図8】本実施形態に係る車両用空調装置の潤滑油加熱モード（第２例）について説明するためのフローチャートである。

【図9】本実施形態に係る車両用空調装置の潤滑油加熱モード（第３例）について説明するためのフローチャートである。

【図10】滑油加熱モード（第３例）での回路動作を説明するための説明図である。

【図11】本実施形態に係る車両用空調装置の潤滑油加熱モード（第４例）について説明するためのフローチャートである。

【図12】本実施形態に係る車両用空調装置の潤滑油加熱モード（第５例）について説明するためのフローチャートである。

【図13】滑油加熱モード（第５例）での回路動作を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を実施するための形態（本実施形態）について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、同一の符号は、同一の機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

【0013】

［システム構成］
図１に示すように、車両用空調装置１は、冷媒回路１０及び空調ユニット２０を備える。冷媒回路１０は、圧縮機２と、空調ユニット２０の内部に配置された室内熱交換器２１，２２（室内熱交換部）と、車室外に設けられる外部熱交換器１１（外部熱交換部）を含み、これらが冷媒流路に沿って配置されている。室内熱交換器２１，２２は、空調ユニット２０の空気流通路２６を流れる空気と冷媒が熱交換するために設けられる。また、外部熱交換器１１は、車室外にて外気と冷媒が熱交換するために設けられる。

【0014】

冷媒回路１０の圧縮機２は、冷媒を圧縮して循環させる。圧縮機２にて圧縮された冷媒は、適宜選択される冷媒流路において、例えば膨張弁である、第１減圧部Ｖ１、第２減圧部Ｖ２、第３減圧部Ｖ３、第４減圧部Ｖ４を経由することで必要な圧力に減圧される。冷媒回路１０には、冷媒流路を切り替えるための流路切替弁１２，１３が設けられ、また、冷媒の流通方向を規制するための逆止弁１４，１５が設けられている。そして、冷媒回路１０における圧縮機２の直ぐ上流側には、液状冷媒を回収して冷媒を気液分離するアキュムレータ１６が設けられている。

【0015】

空調ユニット２０は、前述したように、室内熱交換器２１，２２を内部に備えており、送風機２３によって室内又は室外から導入された空気が、室内熱交換器２１，２２を選択的に通過して室内に吹き出される。空調ユニット２０は、空気流通路２６内にエアダンパ２４が設けられている。図１に示すように、エアダンパ２４の全開時には、送風機２３によって導入された空気は、室内熱交換器２１，２２の両方を通過して室内に吹き出され、エアダンパ２４の全閉時（図示せず）には、送風機２３によって導入された空気は、室内熱交換器２２のみを通過して室内に吹き出される。空調ユニット２０に設けられるもう一つのエアダンパ２５は、送風機２３に導入する空気を室内外で切り替えるものであり、室外に繋がる空気導入口２５Ａと室内に繋がる空気導入口２５Ｂを選択的に閉止する。

【0016】

なお、前述した外部熱交換器１１及び室内熱交換器２１，２２では、冷媒と空気とが直接熱交換する例について説明したが、冷媒と熱交換した熱媒体を介して冷媒と空気とが間接的に熱交換してもよい。すなわち、熱媒体を介して空気の熱を冷媒に吸熱させたり、熱媒体を介して冷媒の熱を空気に放熱したりする構成としてもよい。

【0017】

また、車両用空調装置１は、熱媒体回路３０を備える。熱媒体回路３０は、循環ポンプ３１を稼働して熱媒体流路（熱媒体配管）Ｃ１において熱媒体を循環させ、ヒータ（ＥＣＨ：Electric Coolant Heater）３２にて熱媒体を加熱したり、温調対象熱交換器３３にてバッテリ等の温調対象物の廃熱回収等を行ったりする。また、冷媒回路１０と熱媒体回路３０には、冷媒が流れる流路３４Ａと熱媒体が流れる流路３４Ｂにて冷媒と熱媒体との熱交換を行う冷媒熱媒体熱交換器（チラー熱交換器）３４が設けられている。

【0018】

また、図１のＰＴＳ４２，４３に示すように、冷媒回路１０には、圧縮機２に吸入される側の冷媒温度を検出する冷媒温度センサ４２（図２）、及び、圧縮機２に吸入される側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサ４３（図２）が設けられている。

【0019】

［制御装置］
車両用空調装置１は、図２に示す制御装置（空調コントローラ）１００を備える。制御装置１００は、各種の入力信号Ｇ（空調指示信号や充電機接続信号等）とセンサ部４０からの検出信号に基づいて、冷媒回路１０、空調ユニット２０及び熱媒体回路３０を制御する。

【0020】

制御装置１００に検出信号を入力するセンサ部４０は、例えば、外気温度を検出する外気温度センサ４１、冷媒回路１０における冷媒温度を検出する冷媒温度センサ４２、及び、冷媒回路１０における冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサ４３を備えている。また、センサ部４０は、制御装置１００が各種制御を行う際に必要な情報を検出するその他の各種センサ（図示せず）が備えられている。

【0021】

制御装置１００は、図２に示すように、冷媒回路１０においては、圧縮機２、第１減圧部Ｖ１、第２減圧部Ｖ２、第３減圧部Ｖ３、第４減圧部Ｖ４、流路切替弁１２，１３等を制御し、空調ユニット２０においては、送風機２３、エアダンパ２４，２５等を制御し、熱媒体回路３０においては、循環ポンプ３１等を制御する。また、制御装置１００は、制御装置１００の処理結果に従って、車両用空調装置１を制御する。

【0022】

［外気吸熱暖房運転］
車両用空調装置１は、制御装置（空調コントローラ）１００の制御により、外気からの吸熱を行う外気吸熱暖房運転を実行可能である。図１において、外気吸熱暖房運転では、制御装置１００の制御により、流路切替弁１２が閉、流路切替弁１３が開に制御され、第１減圧部Ｖ１が適正開度に制御され、第２減圧部Ｖ２、第３減圧部Ｖ３及び第４減圧部Ｖ４が全閉に制御されていると共に、外部熱交換器１１が備えるグリルシャッタ（図示せず）が開の状態に制御されている。

【0023】

これにより、冷媒回路１０を循環する冷媒は、圧縮機２から吐出されると冷媒配管Ｒ１，Ｒ２を流れ、室内熱交換器２１を経由して冷媒配管Ｒ３から冷媒配管Ｒ５に入り、第１減圧部Ｖ１を経由して外部熱交換器１１を通過する。外部熱交換器１１において外気（空気）と熱交換された冷媒は、冷媒配管Ｒ６から冷媒配管Ｒ７に入り、流路切替弁１３及び逆止弁１４を通過した後に冷媒配管Ｒ１０からアキュムレータ１６に入る。そして、アキュムレータ１６にて気液分離がなされた冷媒は、冷媒配管Ｒ１から圧縮機２に戻る。よって、この外部吸熱暖房運転では、チラー熱交換器３４への冷媒の流入は遮断されている。

【0024】

この外気吸熱暖房運転では、圧縮機２にて圧縮された高温高圧冷媒が、放熱器として機能する空調ユニット２０内の室内熱交換器２１に送られ、送風機２３の駆動で空気導入口２５Ｂから空調ユニット２０内に取り込まれた空気が、室内熱交換器２１を通過することで加熱されて車室内に吹き出される。この際、空調ユニット２０の空気導入口２５Ａは、エアダンパ２５によって閉じられており、空気流通路２６内のエアダンパ２４は、室内熱交換器２１に向かう空気の流路のみを開放している。

【0025】

［ホットガス暖房運転］
また、車両用空調装置１は、制御装置（空調コントローラ）１００の制御により、ホットガス暖房運転を実行可能である。このホットガス暖房運転は、外部熱交換器１１において冷媒に吸熱させず、圧縮機２で圧縮した冷媒の一部又は全部を室内熱交換器２１で放熱させて車室内を暖房するものである。

【0026】

図１において、ホットガス暖房運転では、制御装置１００の制御により、流路切替弁１２が開に制御され、第３減圧部Ｖ３が適正開度に制御されている。また、制御装置１００の制御により、流路切替弁１３が閉、第１減圧部Ｖ１が全閉に制御され、外部熱交換器１１に冷媒を流さない状態とされている。また、制御装置１００の制御により、第４減圧部Ｖ４が全閉に制御され、室内熱交換器２２に冷媒を流さない状態とされている。

【0027】

このホットガス暖房運転では、制御装置１００の制御により、圧縮機２から吐出された高温高圧冷媒は、冷媒配管Ｒ１を流れ、その一部が分岐点Ｐ１から冷媒配管Ｒ２を流れて室内熱交換器２１を通った後、冷媒配管Ｒ３から流路切替弁１２を通って冷媒配管Ｒ４，Ｒ８を流れ、第３減圧部Ｖ３にて減圧されて低圧冷媒になり、冷媒配管Ｒ８からチラー熱交換器３４の流路３４Ａに入り、冷媒配管Ｒ９，Ｒ１０を流れてアキュムレータ１６に入り、このアキュムレータ１６にて気液分離がなされた後、冷媒配管Ｒ１から圧縮機２に戻る。

【0028】

このホットガス暖房運転を行う車両用空調装置１において、冷媒回路１０は、圧縮機２から吐出された冷媒の少なくとも一部を、室内熱交換器２１（室内熱交換部）及び外部熱交換器１１（外部熱交換部）を経由させることなく（迂回して）減圧し、圧縮機２の吸入側に流すホットガスバイパス１０Ｖ（バイパス経路）を有する。ホットガスバイパス１０Ｖでは、圧縮機２の直ぐ下流の分岐点Ｐ１で高温高圧冷媒の一部を分岐し、第２減圧部Ｖ２（ホットガス弁）で減圧し、アキュムレータ１６の直ぐ上流側の合流点Ｐ２で、第３減圧部Ｖ３で減圧された低圧冷媒に合流させる。

【0029】

このようなホットガスバイパス１０Ｖを設けることで、室内熱交換器２１での放熱で凝縮した液冷媒に、ホットガスバイパス１０Ｖを経由したガス冷媒を混合させて、ガスリッチの冷媒にしてから圧縮機２に戻すことができるようになる。また、ホットガスバイパス１０Ｖを流れる冷媒流量を増やすことで、室内熱交換器２１での放熱量を抑制することができ、制御装置１００の制御により第２減圧部Ｖ２（ホットガス弁）を開閉させて、ホットガスバイパス１０Ｖを流れる冷媒流量を調整することで、冷媒回路１０の放熱量と圧縮機２の入熱量のバランスを維持させることができる。

【0030】

ホットガス暖房運転時の冷媒の流れは、室内熱交換器２１を経由する流路では、第３減圧部Ｖ３で減圧されるので、それより上流側は高圧冷媒になり、それより下流側は低圧冷媒になる。この際、暖房能力を維持するために、低圧側流路におけるチラー熱交換器３４では熱交換がなされない。そして、空調ユニット２０においては、送風機２３にて導入された空気が、室内熱交換器２１での放熱で加熱されて、車室内に吹き出される。

【0031】

［潤滑油加熱モードの実行制御処理］
通常、極低外気温（例えば－４０℃以下）の環境下で、停車等により空調等の運転モードが停止（すなわち圧縮機２が停止）した状態であると、圧縮機２内に存在する潤滑油（オイル）は、その粘度が高まり凝固することから、その固まった潤滑油が圧縮機２内の各部に付着してトルク異常等を生じさせ、起動不良となる虞がある。そこで、本実施形態における車両用空調装置１では、このような極低外気温環境下で運転モードを停止している状態（すなわち圧縮機２の停止時）において、制御装置（空調コントローラ）１００の制御に基づいて、圧縮機２内の潤滑油を加熱して固まらせないようにする潤滑油加熱モードを実行する。以下、この潤滑油加熱モードの実行制御処理（図３）について説明する。

【0032】

制御装置（空調コントローラ）１００は、潤滑油加熱モードの実行制御処理を開始すると、ステップＳ１０１において、潤滑油加熱モードを実行する必要があるかを判断するために、外気温度センサ４１にて検出された外気温度から、現在の圧縮機２停止中となっている環境が、予め設定した極低外気温（－４０℃以下）下であるか否かを判断する。

【0033】

制御装置１００は、現在の圧縮機２停止中となっている環境がこの極低外気温（－４０℃以下）下であると判断すると（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、潤滑油加熱モードを実行する必要があるかを更に判断するためにステップＳ１０２に進み、現在の圧縮機２停止中となっている環境がこの極低外気温（－４０℃以下）下でないと判断すると（ステップＳ１０１でＮＯ）、潤滑油加熱モードを実行する必要がないと判断して図３の一連の処理を終了する。なお、ここでは極低外気温を－４０℃以下としたが、この温度値は一例であり、例えば極低外気温を－３５℃以下としてもよい。

【0034】

制御装置（空調コントローラ）１００は、ステップＳ１０１に続くステップＳ１０２において、圧縮機２内の潤滑油の状態が、液体から固体になりそうな状態（固まりそうな状態）になっているか又は既に固体の状態（固まった状態）になっているかを推定するために、圧縮機２内の潤滑油の温度を推定し、その推定した温度が予め設定した規定値以下であるか否かを判断する。なお、圧縮機２内の潤滑油の温度を推定する制御装置１００は、潤滑油温度推定部を構成する。

【0035】

ここで、規定値は、例えば、圧縮機２内の潤滑油の凝固点よりも２．５℃高い流動点であってよい。この場合、制御装置１００（潤滑油温度推定部）により推定される潤滑油の温度が、凝固点よりも高く流動点以下であるときには、潤滑油は固体になる少し手前の既に流動性が失われかけている状態になっていると推定してよい。また、制御装置１００（潤滑油温度推定部）により推定される潤滑油の温度が凝固点以下であるときには、潤滑油は既に固体の状態（固まっている状態）になっていると推定してよい。なお、規定値の定義は、これに限定されず、凝固点より予め定められた所定値（数℃）だけ高い温度としてよい。

【0036】

制御装置１００は、推定した圧縮機２内の潤滑油の温度が規定値以下であると判断することで、潤滑油が固まりそうな状態又は既に固まっている状態になっていると判断すると（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、潤滑油を加熱するためにステップＳ１０３に処理を進める。その一方、制御装置１００は、推定した圧縮機２内の潤滑油の温度が規定値以下でない（すなわち規定値よりも高い）と判断することで、潤滑油が未だ固まりそうな状態になっていないと判断すると（ステップＳ１０２でＮＯ）、潤滑油を加熱する必要がないため、図３に示す一連の処理を終了する。

【0037】

このステップＳ１０２において、制御装置１００は、冷媒回路１０中の冷媒の状態、及び、外気温度センサ４１にて検出する外気温度の少なくとも１つから、圧縮機２内の潤滑油の温度を推定してよい。冷媒回路１０中の冷媒の状態の例としては、例えば、冷媒温度センサ４２にて検出される、圧縮機２に吸入される冷媒の温度（冷媒温度）、及び、冷媒圧力センサ４３にて検出される、圧縮機２に吸入される冷媒の温度を推定可能な冷媒圧力の少なくとも一方又は両方であってよい（図１の「ＰＴＳ４２，４３」）。なおこの例に限定されず、冷媒回路１０内のその他の箇所に、冷媒温度センサ４２及び冷媒圧力センサ４３の少なくとも一方を設けるようにしてよく、そのセンサによって検出される冷媒温度又及び冷媒圧力の少なくとも一方又は両方から、制御装置１００によって圧縮機２内の潤滑油の温度を推定してもよい。

【0038】

またこの例に限定されず、制御装置１００は、例えば、ステップＳ１０２において、先のステップＳ１０１で外気温度センサ４１にて検出された外気温度が極低外気温（－４０℃以下）中の特定値（例えば－４５℃）以下であることを確認することで、圧縮機２内の潤滑油の温度が規定値以下であると推定してよい。

【0039】

或いは、制御装置１００は、例えばステップＳ１０１でＹＥＳであると判断することで（すなわち極低外気温（－４０℃以下）の環境下であることにより）、圧縮機２内の潤滑油の温度が規定値以下であると推定してもよい。この場合、制御装置１００は、ステップＳ１０１後、ステップＳ１０２の処理を省略してステップＳ１０３に処理を進める。

【0040】

ステップＳ１０２に続くステップＳ１０３において、制御装置１００は、圧縮機２内の潤滑油を加熱する潤滑油加熱モードを実行する。制御装置１００は、ステップＳ１０３の処理後、図３に示す一連の処理を終了する。なお、制御装置１００は、図３の一連の処理を終了すると、所定の時間間隔（例えば、数秒毎又は数分毎）に、図３の一連の処理を開始する。以下に、ステップＳ１０３における潤滑油加熱モードの処理例について説明する。

【0041】

［潤滑油加熱モード（第１例）］
第１例の潤滑油加熱モード（ステップＳ１０３）の処理内容について説明する。この第１例の潤滑油加熱モードは、圧縮機２を稼働することで圧縮機２内の潤滑油を加熱する際、冷媒回路１０において、圧縮機２の停止前に行っていた運転モードで通過させた熱交換部に冷媒を流す冷媒回収運転を行うものである。この圧縮機２の停止前に行っていた運転モードで冷媒を通過させた熱交換部は、その運転モード終了後、比較的冷却され易い箇所であるため、その熱交換部内には冷媒が溜まり易くなっている。そのため、この冷媒回収運転において、その熱交換部に溜まっていると推定される冷媒をアキュムレータ１６に回収する。

【0042】

また、この第１例の潤滑油加熱モードは、冷媒回収後にはバイパス経路に冷媒を流すバイパス運転モードで圧縮機２を稼働するものである。この第１例の潤滑油加熱モードでは、冷媒が熱交換されることを禁止しており、この冷媒回収運転では、冷媒回路１０において、圧縮機２から吐出された冷媒が熱交換されない状態で流れ、アキュムレータ１６に回収される。

【0043】

具体的に、この第１例の潤滑油加熱モードでは、図４に示すステップＳ２０１において、制御装置１００は、今回の潤滑油加熱モード実行前の運転モードが同じく潤滑油加熱モードであるか（すなわち、既に冷媒回収運転を実行したか）否かを判断することにより、圧縮機２の停止前に行っていた運転モードにより、その運転モード終了後に熱交換部に溜まったと推定される冷媒が、既にアキュムレータ１６に回収されているか（冷媒回収済みであるか）否かを判断する。

【0044】

制御装置１００は、未だ冷媒回収運転を実行していないと判断することで、未だ冷媒回収済みでないと判断すると（ステップＳ２０１でＮＯ）、圧縮機２内の潤滑油を加熱しつつ、冷媒回路１０において、圧縮機２の停止前に行っていた運転モードで通過させた熱交換部に冷媒を流すことで、その熱交換部に溜まっていると推定される冷媒をアキュムレータ１６に回収するために、ステップＳ２０２に処理を進める。その一方、制御装置１００は、既に冷媒回収運転を実行していたと判断することで、冷媒回収済みであると判断すると（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、冷媒回路１０内の冷媒をアキュムレータ１６に回収する必要がないため、潤滑油の加熱に必要な消費エネルギーの低減化を目的として、圧縮機２の稼働時に冷媒が流れる冷媒流路を可能な限り短くするため、ステップＳ２０６に処理を進める。

【0045】

ステップＳ２０１に続くステップＳ２０２において、制御装置１００は、圧縮機２の停止前に行っていた運転モードが外気吸熱暖房運転であったか否かを判断する。制御装置１００は、この圧縮機２の停止前に行っていた運転モードが外気吸熱暖房運転でないと判断することで、この圧縮機２の停止前に行っていた運転モードがホットガス暖房運転であったと判断すると（ステップＳ２０２でＮＯ）、このホットガス暖房運転で通過させた熱交換部であるチラー熱交換器３４の流路３４Ａに冷媒を流すために、ステップＳ２０３に処理を進める。その一方で、制御装置１００は、この圧縮機２の停止前に行っていた運転モードが外気吸熱暖房運転であったと判断すると（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、この外気吸熱暖房運転で通過させた熱交換部である外部熱交換器１１に冷媒を流すために、ステップＳ２０４に処理を進める。

【0046】

前述のステップＳ２０２でＮＯの場合、制御装置１００は、その後のステップＳ２０３にて熱媒体回路３０の循環ポンプ３１が停止状態であることを確認することで、冷媒とチラー熱交換器３４の流路３４Ｂ内の熱媒体との熱交換が禁止されることを確認する。その上で、制御装置１００は、続くステップＳ２０５にて圧縮機２を稼働することで、チラー冷媒回収運転を行う。なお、図４で図示しないが、このチラー冷媒回収運転では、制御装置１００により、流路切替弁１２、第３減圧部Ｖ３、流路切替弁１３、第１減圧部Ｖ１、第４減圧部Ｖ４等の状態は、圧縮機２の停止前に行っていた運転モードであるホットガス暖房運転時と同一状態に制御されており、第２減圧部Ｖ２は全閉に制御される（なお、第３減圧部Ｖ３は全開に制御してもよい）。また、制御装置１００により、熱媒体回路３０及び空調ユニット２０は、動作しない状態とされている。

【0047】

このチラー冷媒回収運転では、圧縮機２を稼働することで、圧縮機２内における摩擦や通電による発熱（自己発熱）で圧縮機２内の潤滑油を加熱する。これと共に、このチラー冷媒回収運転では、図５の黒色太線に示すように、圧縮機２の停止前に行っていた運転モードであるホットガス暖房運転で冷媒を通過させた熱交換部であるチラー熱交換器３４の流路３４Ａに冷媒を流す。チラー熱交換器３４の流路３４Ａには、この圧縮機２の停止前に行っていた運転モードであるホットガス暖房運転により、その運転終了後に冷媒が溜まったと推定される。そのため、チラー冷媒回収運転では、チラー熱交換器３４の流路３４Ａに冷媒を流すことで、流路３４Ａから冷媒をアキュムレータ１６に回収する。

【0048】

また、チラー冷媒回収運転では、圧縮機２の停止前に行っていた運転モードであるホットガス暖房運転において、仮に、圧縮機２から冷媒に混入した状態で微量の潤滑油が吐出されたとしても、このチラー冷媒回収運転によって、この冷媒に混入している潤滑油もアキュムレータ１６に回収することができる。

【0049】

図５に示すように、圧縮機２から吐出された冷媒は、冷媒配管Ｒ１，Ｒ２を流れて室内熱交換器２１を通った後、冷媒配管Ｒ３から流路切替弁１２を通って冷媒配管Ｒ４，Ｒ８を流れ、第３減圧部Ｖ３を通過し、冷媒配管Ｒ８からチラー熱交換器３４の流路３４Ａに入り、冷媒配管Ｒ９，Ｒ１０を流れてアキュムレータ１６に回収される。

【0050】

前述のステップＳ２０２でＹＥＳの場合、制御装置１００は、その後のステップＳ２０４にて外部熱交換器１１が備えるグリルシャッタ（図示せず）を閉鎖して冷媒と外気（空気）との熱交換を禁止する。その上で、制御装置１００は、続くステップＳ２０５にて圧縮機２を稼働することで、外部熱交換器冷媒回収運転を行う。なお、図４で図示しないが、この外部熱交換器冷媒回収運転では、制御装置１００により、流路切替弁１２、流路切替弁１３、第１減圧部Ｖ１、第３減圧部Ｖ３、第４減圧部Ｖ４の状態は、圧縮機２の停止前に行っていた運転モードである外部吸熱暖房運転時と同一状態に制御されている（なお、第１減圧部Ｖ１は全開に制御してもよい）。また、制御装置１００により、熱媒体回路３０及び空調ユニット２０は、動作しない状態とされている。

【0051】

この外部熱交換器冷媒回収運転では、圧縮機２を稼働することで、圧縮機２内における摩擦や通電による発熱（自己発熱）で圧縮機２内の潤滑油を加熱する。これと共に、この外部熱交換器冷媒回収運転では、図６の黒色太線に示すように、圧縮機２の停止前に行っていた運転モードである外気吸熱暖房運転で冷媒を通過させた熱交換部である外部熱交換器１１に冷媒を流す。外部熱交換器１１には、この圧縮機２の停止前に行っていた運転モードである外気吸熱暖房運転により、その運転終了後に冷媒が溜まったと推定される。そのため、外部熱交換器冷媒回収運転では、外部熱交換器１１に冷媒を流すことで、外部熱交換器１１から冷媒をアキュムレータ１６に回収する。

【0052】

また、外部熱交換器冷媒回収運転では、圧縮機２の停止前に行っていた運転モードである外部吸熱暖房運転において、仮に、圧縮機２から冷媒に混入した状態で微量の潤滑油が吐出されたとしても、この外部熱交換器冷媒回収運転によって、この冷媒に混入している潤滑油もアキュムレータ１６に回収することができる。

【0053】

図６に示すように、圧縮機２から吐出された冷媒は、冷媒配管Ｒ１，Ｒ２を流れて室内熱交換器２１を通った後、冷媒配管Ｒ３を流れて冷媒配管Ｒ５に入り、第１減圧部Ｖ１を通過した後にグリルシャッタが閉鎖されている外部熱交換器１１を通過し、その後冷媒配管Ｒ６から冷媒配管Ｒ７に入り、流路切替弁１３及び逆止弁１４を通過して冷媒配管Ｒ１０からアキュムレータ１６に回収される。

【0054】

制御装置１００は、このように、冷媒回路１０において、圧縮機２の停止前に行っていた運転モードで通過させた熱交換部に冷媒を（熱交換が禁止された状態で）流し、その冷媒がアキュムレータ１６に回収された後には、圧縮機２から吐出された冷媒の全てをバイパス経路に流すバイパス運転モードで圧縮機２を稼働させる。すなわち、前述のステップＳ２０１でＹＥＳの場合（冷媒回収済みである場合）、制御装置１００は、続くステップＳ２０６において、潤滑油を加熱するための消費エネルギーを低減させるために、圧縮機２稼働時に冷媒が流れる冷媒流路を可能な限り短くしたバイパス運転モードで圧縮機２を稼働するようにする。

【0055】

このバイパス運転モードでは、制御装置１００の制御により、第２減圧部Ｖ２を全開とし、流路切替弁１２及び流路切替弁１３を閉、第１減圧部Ｖ１、第３減圧部Ｖ３及び第４減圧部Ｖ４を全閉とする。これにより、バイパス運転モードでは、圧縮機２を稼働することで、圧縮機２内における摩擦や通電による発熱（自己発熱）で圧縮機２内の潤滑油を加熱し、この際に、図７の黒色太線に示すように、前述したホットガスバイパス１０Ｖ（バイパス経路）に冷媒が流れるようになる。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、冷媒配管Ｒ１，Ｒ１１から第２減圧部Ｖ２（ホットガス弁）を通過し、冷媒配管Ｒ１０からアキュムレータ１６を通過した後、冷媒配管Ｒ１から圧縮機２に戻る。

【0056】

ステップＳ２０５又はステップＳ２０６に続くステップＳ２０７において、制御装置１００は、圧縮機２内の潤滑油が固まっていない状態になったかを推定するために、圧縮機２内の潤滑油の温度を推定し、その推定した温度が先のステップＳ１０２で述べた規定値よりも高いか否かを判断する。なお、このステップＳ２０７での潤滑油の温度の推定は、前述のステップＳ１０２と同様の方法で推定するようにしてよい。

【0057】

制御装置１００は、推定した圧縮機２内の潤滑油の温度が規定値よりも高いと判断することで、圧縮機２内の潤滑油が固まっていない状態になったと判断すると（ステップＳ２０７でＹＥＳ）、潤滑油加熱モードを終了するためにステップＳ２０８に処理を進める。その一方、制御装置１００は、推定した圧縮機２内の潤滑油の温度が規定値よりも高くない（すなわち規定値以下である）と判断することで、圧縮機２内の潤滑油が未だ固まりそうな状態又は固まっている状態にあると判断すると（ステップＳ２０７でＮＯ）、再びステップＳ２０７の処理を行う。すなわち、制御装置１００により、圧縮機２内の潤滑油が固まっていない状態になったと判断されるまで、ステップＳ２０７の処理は繰り返される。

【0058】

ステップＳ２０７に続くステップＳ２０８において、制御装置１００は、圧縮機２の稼働を停止する処理を行う。制御装置１００は、このステップＳ２０８の処理後、図４に示す一連の処理を終了する。

【0059】

このような第１例の潤滑油加熱モードによれば、極低外気温環境下において圧縮機２を停止した状態であっても、次に空調等の運転モードを開始する場合に、圧縮機２内の潤滑油が固まることなく圧縮機２を正常な状態で起動することができる。これと共に、この第１例の潤滑油加熱モードによれば、圧縮機２の停止前に行っていた運転モードによって熱交換部に溜まった冷媒を、その熱交換部に冷媒を流すことでアキュムレータ１６に回収するため、次の空調等の運転モードで冷媒回路１０に流す冷媒が不足することを防止することができる。また、この第１例の潤滑油加熱モードによれば、アキュムレータ１６に冷媒が既に回収済みである場合には、バイパス運転モードで圧縮機２を稼働することにより、潤滑油を加熱するための消費エネルギーを低減させることができる。

【0060】

［潤滑油加熱モード（第２例）］
第２例の潤滑油加熱モード（ステップＳ１０３）の処理内容について説明する。この第２例の潤滑油加熱モードは、第１例の潤滑油加熱モードと異なり、バイパス運転モードによる圧縮機２の稼働のみを行うものである。すなわち、第２例の潤滑油加熱モードでは、冷媒の回収処理を行うことなく、前述の図７の黒色太線に示す冷媒流路に冷媒を流すバイパス運転モードによって圧縮機２内の潤滑油の加熱のみを行うようにする。

【0061】

具体的に、図８に示すように、ステップＳ３０１において、制御装置１００は、前述のステップＳ２０６（図４）と同様の処理を行い（つまり図７の黒色太線の冷媒流路に冷媒を流すバイパス運転モードで圧縮機２を稼働し）、続くステップＳ３０２において、前述のステップＳ２０７と同様の処理（規定値<潤滑油温度か否かの判断）を行う。制御装置１００は、ステップＳ３０２でＮＯの場合には、再びステップＳ３０２の処理を行い、ステップＳ３０２でＹＥＳの場合には、続くステップＳ３０３において前述のステップＳ２０８と同様の処理（圧縮機２の停止）を行った後に図８に示す一連の処理を終了する。このような第２例の潤滑油加熱モードによれば、バイパス運転モードで圧縮機２を稼働することから、圧縮機２内の潤滑油を加熱するための消費エネルギーを低減させることができる。

【0062】

［潤滑油加熱モード（第３例）］
第３例の潤滑油加熱モード（ステップＳ１０３）の処理内容について説明する。この第３例の潤滑油加熱モードは、第１例及び第２例の潤滑油加熱モードと異なり、冷媒回路１０に冷媒を流すことなく、圧縮機２内に設けられたモータの巻線（図示せず）に通電を行うことで圧縮機２内の潤滑油を加熱するものである。

【0063】

この第３例の潤滑油加熱モードでは、図９に示すように、制御装置１００は、ステップＳ４０１において、圧縮機２の稼働に際し、その内部に備えるモータ（図示せず）を回転させないロック状態とするように圧縮機２を制御する。この際、図１０の破線に示すように、冷媒回路１０は、冷媒が流れない状態である。勿論、この際に熱媒体回路３０及び空調ユニット２０は、動作しない状態である。この状態で、続くステップＳ４０２において、制御装置１００は、このロック状態の圧縮機２内のモータの巻線に通電を行うことで圧縮機２内の潤滑油を加熱する。このように、第３例の潤滑油加熱モードでは、圧縮機２をロック状態で稼働することで、圧縮機２自体をヒータとして使用し、冷媒回路１０に冷媒を流すことなく圧縮機２内の潤滑油の加熱のみを行うようにする。

【0064】

続くステップＳ４０３において、制御装置１００は、前述のステップＳ２０７と同様の処理（規定値<潤滑油温度か否かの判断）を行う。制御装置１００は、ステップＳ４０３でＮＯの場合には、再びステップＳ４０３の処理を行い、ステップＳ４０３でＹＥＳの場合には、続くステップＳ４０４において、圧縮機２内に設けられたロック状態のモータの巻線への通電を停止した後に、ステップＳ４０５において前述のステップＳ２０８と同様の処理（圧縮機２の停止）を行い、その後図９に示す一連の処理を終了する。

【0065】

このような第３例の潤滑油加熱モードによれば、圧縮機２自体をヒータとして使用するといった簡易な構成及び簡易な処理により、容易に圧縮機２内の潤滑油を加熱して、潤滑油の固まりを防止することができる。そして、この第３例の潤滑油加熱モードによれば、冷媒回路１０に冷媒を流さないことから、圧縮機２内の潤滑油を加熱するための消費エネルギーを低減させることができる。

【0066】

［潤滑油加熱モード（第４例）］
第４例の潤滑油加熱モード（ステップＳ１０３）の処理内容について説明する。この第４例の潤滑油加熱モードは、第１例及び第２例の潤滑油加熱モードと異なり、冷媒回路１０に冷媒を流さず、また第３例の潤滑油加熱モードと異なり、圧縮機２の外面に圧縮機用ヒータ（図示せず）を設け、その圧縮機用ヒータに通電を行うことで圧縮機２内の潤滑油を加熱するものである。圧縮機用ヒータとしては、例えば、圧縮機２の外面に巻き付けて使用するリボンヒータ（図示せず）が使用可能であるが、これに限定されず、他のヒータを使用してもよい。

【0067】

この第４例の潤滑油加熱モードでは、制御装置１００の制御により圧縮機２は停止しており、冷媒回路１０には冷媒が流れない状態となっている。また、熱媒体回路３０は、熱媒体が流れない状態であり、空調ユニット２０は、動作しない状態である。その上で、この第４例の潤滑油加熱モードでは、図１１に示すステップＳ５０１において、制御装置１００は、圧縮機２の外面に設けた圧縮機用ヒータに通電を行うことで圧縮機２内の潤滑油を加熱する。

【0068】

そして、続くステップＳ５０２において、制御装置１００は、前述のステップＳ２０７と同様の処理（規定値<潤滑油温度か否かの判断）を行う。制御装置１００は、ステップＳ５０２でＮＯの場合には、再びステップＳ５０２の処理を行い、ステップＳ５０２でＹＥＳの場合には、続くステップＳ５０３において、圧縮機用ヒータへの通電を停止し、図１１に示す一連の処理を終了する。

【0069】

このような第４例の潤滑油加熱モードによれば、圧縮機２の外面に設けたヒータ（圧縮機用ヒータ）に通電するといった簡易な構成及び簡易な処理により、容易に圧縮機２内の潤滑油を加熱して、潤滑油の固まりを防止することができる。そして、この第４例の潤滑油加熱モードによれば、冷媒回路１０に冷媒を流さないことから、圧縮機２内の潤滑油を加熱するための消費エネルギーを低減させることができる。

【0070】

［潤滑油加熱モード（第５例）］
第５例の潤滑油加熱モード（ステップＳ１０３）の処理内容について説明する。この第５例の潤滑油加熱モードは、第１例、第２例の潤滑油加熱モードと異なり、冷媒回路１０に冷媒を流さず、また図１２を用いて後述するように、第３例、第４例の潤滑油加熱モードと異なり、圧縮機２が、熱媒体回路３０のヒータ（ＥＣＨ：Electric Coolant Heater）３２にて加熱された熱媒体の熱を受けることで、圧縮機２内の潤滑油を加熱するものである。すなわち、この第５例の潤滑油加熱モードは、第４例の潤滑油モードの圧縮機用ヒータに代えてヒータ（ＥＣＨ）３２にて加熱された熱媒体を熱源として使用するものである。

【0071】

この第５例の潤滑油加熱モードを実行する車両用空調装置１において、熱媒体回路３０は、図１３に示すように、熱媒体流路（熱媒体配管）Ｃ１の他に、圧縮機２に接触する熱媒体流路（熱媒体配管）Ｃ２を備えると共に、三方弁３５，３６を備える。また、熱媒体流路Ｃ２を循環する熱媒体を加熱する熱媒体用ポンプ３７を備える。なお、三方弁３５とヒータ３２との間、及び、三方弁３６とヒータ（ＥＣＨ）３２との間は、熱媒体流路（熱媒体配管）Ｃ１，Ｃ２は共通の配管となっている。

【0072】

この第５例の潤滑油加熱モードでは、制御装置１００の制御により圧縮機２は停止しており、冷媒回路１０には冷媒が流れない状態となっている。また、制御装置１００の制御により、三方弁３５，３６のヒータ（ＥＣＨ）３２に繋がる側の弁と熱媒体用ポンプ３７に繋がる側の弁とが開とされ、三方弁３５の循環ポンプ３１に繋がる側の弁と三方弁３６のチラー熱交換器３４の流路３４Ｂに繋がる側の弁とが閉とされる。また制御装置１００の制御により、循環ポンプ３１及び温調対象熱交換器３３が動作しない状態とされ、ヒータ３２と熱媒体用ポンプ３７が稼働した状態とされる。これにより、熱媒体は、熱媒体流路Ｃ１でなく熱媒体流路Ｃ２を循環するようになる。この熱媒体流路Ｃ２と接触する圧縮機２内の潤滑油が加熱される。

【0073】

具体的に、この第５例の潤滑油加熱モードでは、図１２に示すように、制御装置１００は、ステップＳ６０１にてヒータ（ＥＣＨ）３２を稼働した後、ステップＳ６０２にて熱媒体用ポンプ３７を稼働することで、熱媒体流路Ｃ２において、ヒータ３２によって加熱された熱媒体を循環させる。これにより、圧縮機２は、この加熱された熱媒体が流れる熱媒体流路Ｃ２から熱を受け、圧縮機２内の潤滑油が加熱される。

【0074】

そして、続くステップＳ６０３において、制御装置１００は、前述のステップＳ２０７と同様の処理（規定値<潤滑油温度か否かの判断）を行う。制御装置１００は、ステップＳ６０３でＮＯの場合には、再びステップＳ６０３の処理を行う。その一方、制御装置１００は、ステップＳ６０３でＹＥＳの場合には、続くステップＳ６０４において熱媒体用ポンプ３７の稼働を停止した後、ステップＳ６０５においてヒータ（ＥＣＨ）３２の稼働を停止する。これにより、加熱された熱媒体の熱による圧縮機２内の潤滑油の加熱が停止される。

【0075】

このような第５例の潤滑油加熱モードによれば、簡易な処理により、容易に圧縮機２内の潤滑油を加熱して、潤滑油の固まりを防止することができる。そして、この第５例の潤滑油加熱モードによれば、冷媒回路１０に冷媒を流さないことから、圧縮機２内の潤滑油を加熱するための消費エネルギーを低減させることができる。

【0076】

以上、本実施形態及びその変形例について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は前述の例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【0077】

例えば、前述の第１例～第５例の潤滑油加熱モードにおいて、更に圧縮機２の外面全体を保温材（図示せず）で覆うようにしてもよい。保温材は、例えば不燃性の保温シート（図示せず）であってよいが、その他の構成であってもよい。圧縮機２の外面全体を保温材（図示せず）で覆うことで、圧縮機２表面からの放熱を抑制して圧縮機２を冷え難い状態とすることができ、また、圧縮機２を加熱するための消費エネルギーをより低減することができる。

【符号の説明】

【0078】

１：車両用空調装置、２：圧縮機、１０：冷媒回路、１０Ｖ：ホットガスバイパス、１１：外部熱交換器、１２，１３：流路切替弁、１４，１５：逆止弁、１６：アキュムレータ、２０：空調ユニット、２１，２２：室内熱交換器、２３：送風機、２４，２５：エアダンパ、２５Ａ，２５Ｂ：空気導入口、２６：空気流通路、３０：熱媒体回路、３１：循環ポンプ、３２：ヒータ、３３：温調対象熱交換器、３４：冷媒熱媒体熱交換器、３４Ａ，３４Ｂ：流路、３５，３６：三方弁、３７：熱媒体用ポンプ、４０：センサ部、４１：外気温度センサ、４２：冷媒温度センサ、４３：冷媒圧力センサ、１００：制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】