車両用空調装置
【課題】圧縮機の負圧運転を回避することができる車両用空調装置を提供する。
【解決手段】圧縮機（３２）と、冷媒を蒸発させる蒸発器（１６）と、蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）を検出する蒸発器温度検出手段（４２）と、蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）に基づいて圧縮機（３２）の作動を制御する制御手段（３６）とを有する車両用空調装置において、制御手段（３６）は、蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）に基づいて圧縮機（３２）の吐出量を設定する通常モードと、通常モードよりも吐出量が小さく設定された制限モードとを有し、圧縮機（３２）の吸入側の冷媒圧力である低圧側圧力が設定圧力以下に低下した状態にあることを間接的に判定する負圧判定の負圧判定結果に基づいて、負圧判定結果が肯定的である場合には制限モードを選択する一方、負圧判定結果が否定的である場合には通常モードを選択する。
【解決手段】圧縮機（３２）と、冷媒を蒸発させる蒸発器（１６）と、蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）を検出する蒸発器温度検出手段（４２）と、蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）に基づいて圧縮機（３２）の作動を制御する制御手段（３６）とを有する車両用空調装置において、制御手段（３６）は、蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）に基づいて圧縮機（３２）の吐出量を設定する通常モードと、通常モードよりも吐出量が小さく設定された制限モードとを有し、圧縮機（３２）の吸入側の冷媒圧力である低圧側圧力が設定圧力以下に低下した状態にあることを間接的に判定する負圧判定の負圧判定結果に基づいて、負圧判定結果が肯定的である場合には制限モードを選択する一方、負圧判定結果が否定的である場合には通常モードを選択する。
【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。
【背景技術】
【０００２】
一般に、特許文献１に記載されるように、車両用空調装置は、低温・除湿状態を作り出すための冷凍サイクルシステムを備えており、この冷凍サイクルシステムは、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器等が環状に接続されて構成される。こうした、冷凍サイクルシステムでは、蒸発器に設置されたサーミスタにより検知される蒸発器表面温度に基づいて、圧縮機の吐出量を制御するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−３４６４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、冬季内気条件のように外気温度が低く冷媒流量が少ないときには、蒸発器の温度分布が均一にならず悪化する場合がある。例えば、蒸発器において冷媒が少ないところは枯渇してしまい局所的に温度が高くなる。このような場合に、サーミスタが適正な温度（最低温度）を検出できずに高い温度を検出してしまうと、圧縮機が起動した際にサーミスタが検出する温度が目標温度に下がるまで、圧縮機の吐出量を必要以上に上げようと制御が働く。
【０００４】
これによって、圧縮機の負圧運転を引き起こすという問題が生じていた。圧縮機が負圧運転となると、低圧側圧力が負圧となり冷媒を吸引することができず、冷媒と共に冷凍サイクル内を潤滑する潤滑オイルが戻らなくなるため、枯渇状態で回転して圧縮機が損傷（摩耗）する虞がある。
【０００５】
また、圧縮機が負圧運転となった場合、冷凍サイクルシステムを循環する冷媒量が得られないため、蒸発器の温度分布が不均一となり局所的に極度のマイナス温度となり蒸発器が凍結してしまう虞もあった。
【０００６】
上記問題に鑑み、本発明は、圧縮機の負圧運転を回避することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮し吐出する圧縮機（３２）と、圧縮機（３２）から吐出された冷媒を冷却する熱交換器（３３）と、熱交換器（３３）から流出された冷媒を減圧膨張させる減圧手段（３５）と、減圧手段（３５）によって減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１６）と、蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）を検出する蒸発器温度検出手段（４２）と、蒸発器温度検出手段（４２）により検出された蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）に基づいて圧縮機（３２）の作動を制御する制御手段（３６）とを有する車両用空調装置において、制御手段（３６）は、蒸発器温度検出手段（４２）により検出された蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）に基づいて圧縮機（３２）の吐出量を設定する通常モードと、通常モードよりも吐出量が小さく設定された制限モードとを有しており、圧縮機（３２）の吸入側の冷媒圧力である低圧側圧力が設定圧力以下に低下した状態にあることを間接的に判定する負圧判定の負圧判定結果に基づいて、負圧判定結果が肯定的である場合には制限モードを選択する一方、負圧判定結果が否定的である場合には通常モードを選択することを特徴とする。
【０００９】
本構成によれば、低圧側圧力が設定圧力以下に低下したことを間接的に判定する負圧判定結果が肯定的である場合（圧縮機（３２）が負圧運転となる場合）には、圧縮機（３２）の吐出量が小さい制限モードで圧縮機（３２）を制御する。具体的には、制限モードは通常モードよりも例えば回転数（可変式圧縮機であれば吐出容量）が低い態様に設定される。
【００１０】
このため、冬季内気条件のように外気温度が低く冷媒流量が少ないときに、蒸発器（１６）の温度分布が悪化して局所的に温度（ＴＥ）が高くなり蒸発器温度検出手段（４２）により検出される温度（ＴＥ）が高い場合でも、蒸発器（１６）の温度分布が均一となるまで（負圧判定結果が否定的となるまで）圧縮機（３２）は低い回転数で制御される。これにより、圧縮機（３２）の負圧運転を回避することができ、これに伴い通常モードと比較して少量の冷媒を確実に流通させることができるため潤滑オイルが戻り、枯渇状態で回転して圧縮機（３２）が破損（摩耗）する問題を回避することができる。
【００１１】
また、圧縮機（３２）が負圧運転となった場合、冷凍サイクルを循環する冷媒量が得られないため、蒸発器（１６）の温度分布が不均一となり局所的に極度のマイナス温度となり蒸発器（１６）が凍結してしまう虞があるが、本構成によれば、こうした蒸発器（１６）での凍結についても改善することができる。
【００１２】
なお、「圧縮機（３２）の吸入側の圧力が設定圧力以下に低下したことを間接的に判定する」とは、吸入側に圧力センサを設けて直接的に低圧側圧力の圧力低下を検知する場合とは異なることを意味する。また、「設定圧力」とは、圧縮機（３２）が負圧運転となるか否かの閾値であって例えば０ＭＰａに設定することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、圧縮機（３２）の吐出側の冷媒圧力である高圧側圧力（ＰＨ）を検出する高圧側圧力検出手段（４３）を有し、制御手段（３６）は、高圧側圧力検出手段（４３）により検出された高圧側圧力（ＰＨ）に基づいて負圧判定をするものであって、高圧側圧力（ＰＨ）が第１所定値より小さい場合に肯定的判定とする一方、高圧側圧力（ＰＨ）が第１所定値以上の場合に否定的判定とすることを特徴とする。
【００１４】
例えば、冬季条件では、外気温度が低く高圧側圧力（ＰＨ）と低圧側圧力との圧力差が得られないため減圧手段（３５）としての膨張弁の開度は小さく、十分な冷媒流量が得られない。こうした際に、蒸発器（１６）に内気が当たると温度分布のムラが生じ、低圧側圧力が設定圧力以下に低下し、蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）を適正に検出することができずに圧縮機（３２）の負圧運転を引き起こすことになる。こうした冬季条件の判断は、冷媒に対応して予め設定される第１所定値を閾値とすることで、高圧側圧力（ＰＨ）の値が第１所定値を超えているか否かで判断することができる。
【００１５】
本構成によれば、高圧側圧力（ＰＨ）が第１所定値より小さい場合には、低圧側圧力が設定圧力以下に低下した（負圧判定が肯定的である）と判断する。一方、高圧側圧力（ＰＨ）が第１所定値以上の場合には、低圧側圧力が設定圧力以下ではない（負圧判定が否定的である）と判断する。すなわち、一般的な車両用空調装置に既存の高圧側圧力検出手段（４３）を用いて、好適に負圧判定を実行することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、外気温度（ＴＡＭ）を検出する外気温度検出手段（４１）を有し、制御手段（３６）は、外気温度検出手段（４１）により検出された外気温度（ＴＡＭ）に基づいて負圧判定をするものであって、外気温度（ＴＡＭ）が第２所定値より小さい場合に肯定的判定とする一方、外気温度（ＴＡＭ）が第２所定値以上の場合に否定的判定とすることを特徴とする。
【００１７】
冬季条件の判断は、予め設定される第２所定値を閾値とすることで、外気温度（ＴＡＭ）の値が第２所定値を超えているか否かで判断することができる。
【００１８】
本構成によれば、外気温度（ＴＡＭ）が第２所定値より小さい場合には、低圧側圧力が設定圧力以下に低下した（負圧判定が肯定的である）と判断する。一方、外気温度（ＴＡＭ）が第２所定値以上の場合には、低圧側圧力が設定圧力以下ではない（負圧判定が否定的である）と判断する。すなわち、一般的な車両用空調装置に既存の外気温度検出手段（４１）を用いて、好適に負圧判定を実行することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明では、蒸発器（１６）が配設される空調ケース（１０）内に車室内の空気を取り込む内気導入口（１２）と、車室外の空気を取り込む外気導入口（１３）とを有し、制御手段（３６）は、負圧判定にあたって、内気導入口（１２）が開状態とされる内気モードであることを条件に含んで肯定的判定とすることを特徴とする。
【００２０】
一般に、冬季内気条件（冬季における内気モードでの暖房運転）のように、例えば２５℃の内気によって蒸発器（１６）の冷媒が蒸発してしまうことによって、蒸発器（１６）の温度分布のばらつきが顕著に生じる。本構成によれば、内気モードであるか否かを判断して内気モードであることを条件に肯定的判定とすることによって、負圧運転となりやすい状況時に的確に肯定的判定とし制限モードを選択することで、より好適に圧縮機（３２）の負圧運転を回避することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、制限モードは、圧縮機（３２）の起動後の所定時間に限定して選択される第１制限モードと、圧縮機（３２）の吐出量が第１制限モードにおける吐出量よりも大きく設定されるとともに所定時間経過後に選択される第２制限モードとを有して設定されていることを特徴とする。
【００２２】
本構成によれば、起動後の所定時間は第１制限モードを選択することで圧縮機（３２）の吐出量を低レベルに抑えるため負圧運転を抑制することができる。一方、所定時間経過後であれば、負圧判定が肯定的（圧縮機（３２）が負圧運転となる可能性がある場合）であっても、起動直後ほど蒸発器（１６）の温度分布のムラが少なく不均一性が改善されているため、起動直後ほど圧縮機３２の吐出量を制限する必要がない。
【００２３】
本構成によれば、起動直後は最も吐出量の小さい第１制限モード、所定時間経過後には第１制限モードと比較して吐出量の大きい第２制限モードとすることで、蒸発器（１６）内の冷媒が全体に馴染む前段階と、蒸発器（１６）全体が冷えて蒸発器温度検出手段（４２）からの検出値の信頼性が得られる状態となった段階とでそれぞれ的確な圧縮機制御を実行することができる。
【００２４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１〜図３を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１実施形態である車両用空調装置１を示す模式図である。図１に示すように、車室内（空調室内）を空調する車両用空調装置１は、内部に空気流路が形成される空調ケーシング１０を有し、この空調ケーシング１０内の空気上流側部位には、内外気切換装置１１が設けられている。内外気切換装置１１には、内気を導入するための内気導入口１２と外気を導入するための外気導入口１３とが開口形成されているとともに、これらの各導入口１２，１３を選択的に開閉する内外気切換ドア１４が設けられている。この内外気切換ドア１４を回動作動させることで、各導入口１２，１３を選択的に開閉するようになっている。
【００２６】
内外気切換装置１１の下流側部位には、両導入口１２，１３から吸入された空気を送風する送風機１５が配設されている。送風機１５は、ブロワモータＭ１により駆動される。送風機１５の空気下流側には、室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器１６が配設されている。
【００２７】
蒸発器１６の空気下流側には、空気を加熱するヒータコア１７が配設されている。このヒータコア１７は、走行用の車両エンジン１８の冷却水を熱源として空気を加熱している。蒸発器１６の下流側には、ヒータコア１７をバイパスするバイパス流路１９が形成され、ヒータコア１７の空気上流側には、ヒータコア１７を通る風量とバイパス流路１９を通る風量との風量割合を調節するエアミックスドア２１が配設されている。
【００２８】
そして、空調ケーシング１０の最下流側部位には、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフェイス吹出口２２と、車室内乗員の足元に空気を吹き出すためのフット吹出口２３と、フロントガラスの内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口２４とが形成されており、各吹出口２２〜２４の空気上流側部位には、吹出口モードを切り換える吹出口モード切換ドア２５ａ〜２５ｃが配設されている。
【００２９】
なお、上記蒸発器１６は、冷媒を蒸発させることにより冷凍能力を発揮する蒸気圧縮式冷凍サイクルＲｃ（以下、単に「冷凍サイクルＲｃ」と言う。）の低圧側の熱交換器である。冷凍サイクルＲｃは、電動モータ３１によって駆動される電動圧縮機３２（以下、単に「圧縮機３２」と言う。）、凝縮器３３、アキュムレータ３４を備えている。蒸発器１６の冷媒上流側（冷媒入口側の冷媒流路）には、凝縮器３３で放熱された冷媒を減圧する減圧手段としての膨張弁３５が設けられている。なお、本実施形態では、冷媒として周知の代替フロン系冷媒（ＨＦＣ−１３４ａ）を使用している。
【００３０】
さらに、車両用空調装置１は、制御手段としてのエアコンＥＣＵ３６を有している。エアコンＥＣＵ３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ（いずれも図示略）等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。ＲＯＭ内には、空調制御のための制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。さらに、エアコンＥＣＵ３６は、周知のタイマ機能を備えている。
【００３１】
エアコンＥＣＵ３６には、送風機１５、エアミックスドア２１、吹出口モード切換ドア２５ａ〜２５ｃ、圧縮機３２等が電気的に接続されている。さらに、センサ群として、外気温度ＴＡＭを検出する外気温度センサ４１、蒸発器１６の表面温度ＴＥ（以下、「エバ温度ＴＥ」と言う。）を検出するエバ温度センサ４２（蒸発器温度検出手段）、冷凍サイクルＲｃの高圧側圧力ＰＨ（膨張弁３５の流入側の圧力）を検出する高圧側圧力センサ４３等のセンサが電気的に接続されている。
【００３２】
そして、車両用空調装置１を作動させると、エアコンＥＣＵ３６は、圧縮機３２を駆動制御するとともに、送風機１５、各種ドア駆動用の各モータ（図示略）等の作動を制御するようになっている。
【００３３】
次に、本実施形態における車両用空調装置１の制御方法について説明する。図２は、本実施形態におけるエアコンＥＣＵ３６が実行する車両用空調装置１の制御手順（負圧運転保護ルーチン）の一例を示すフローチャートである。なお、図２では、簡単のため本実施形態の特徴部分におけるステップのみを記載しており、目標吹出温度ＴＡＯの算出、吸込口モード決定、吹出口モード決定等の一般的な流れについては省略しているものである。
【００３４】
図２に示すように、まず、ステップＳ１でエアコンスイッチの信号からエアコンがオン状態にあるか否か判断する。エアコンがオン状態でない場合（ステップＳ１：ＮＯ）には本ステップを繰り返す。エアコンがオン状態である場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、ステップＳ２で起動時間Ｔの積算を開始（タイマスタート）する。次いで、ステップＳ３で、エバ温度センサ４２よりエバ温度ＴＥを検出し、その後、ステップＳ４で、高圧側圧力センサ４３により高圧側圧力ＰＨを検出する。
【００３５】
次いで、ステップＳ５で、高圧側圧力ＰＨが０、４ＭＰａ（第１所定値）より小さいか否か判断する。このステップＳ５では、高圧側圧力ＰＨの値が小さく低圧側圧力との圧力差を確保することができない冬季条件であるか否かを判断している。そして、高圧側圧力ＰＨが０、４ＭＰａ以上である場合には、すでに高圧側圧力ＰＨが十分に高い値であって低圧側圧力との圧力差を十分に確保することができ、冬季条件ではないことを示しているため、ステップＳ６に進み、通常モード（回転数Ｎｃｎ）で圧縮機３２の吐出量制御を行う。
【００３６】
一方、ステップＳ５で、高圧側圧力ＰＨが０．４ＭＰａより小さい場合には、冬季条件であることを示しており、次のステップＳ７に進み、内気導入口１２が開状態とされる内気モードであるか否かを判断する。ここで、一般に、冬季内気条件（冬季における内気モードでの暖房運転）では、外気温度ＴＡＭが低く高圧側圧力ＰＨと低圧側圧力との圧力差が得られないため膨張弁３５の開度は小さく、十分な冷媒流量が得られない。この状態で、例えば２０℃程度の比較的温かい内気が蒸発器１６に送風されると、蒸発器１６の冷媒が蒸発してしまうことにより、局所的に冷媒が枯渇し蒸発器１６の温度分布のばらつきが顕著に生じる。一方、外気モードの場合には、比較的冷たい外気が蒸発器１６に当たることで、蒸発器１６がすぐに冷やされて温度分布のムラが発生しにくい。そこで、本実施形態では、まずステップＳ５で冬季条件であるか否かを判断し、ステップＳ７で内気モードであるか否かを判断して、両条件を満たす場合に後述するステップ８以降の処理を実行するようにしている。
【００３７】
なお、ステップＳ５およびステップＳ７が「低圧側圧力が設定圧力以下に低下したことを間接的に判定する負圧判定」に相当するステップであり、ステップＳ６が通常モードによる制御、ステップＳ８〜Ｓ１３の処理が制限モードによる制御に相当する。なお、低圧側圧力の設定圧力とは、圧縮機３２が負圧運転となるか否かの閾値であって例えば０ＭＰａに設定することができる。
【００３８】
次に、制限モード（ステップＳ８〜Ｓ１３）の各処理について説明する。まず、ステップＳ８で、タイマカウント値Ｔが９０秒以内であるか否かを判断する。すなわち、圧縮機３２の起動後９０秒経過以内であるか否かを判断し、９０秒経過以内（Ｔ≦９０）であれば、ステップＳ９に進む。ここで、図３は、負圧運転保護ルーチンにおける圧縮機３２の制御回転数を示す負圧運転保護制御マップである。図３において、実線で示すのが第１マップ（第１制限モード）であり、破線で示すのが後述する第２マップ（第２制限モード）である。なお、第１マップにおける圧縮機３２（電動モータ３１）の回転数（吐出量）は、第２マップにおける回転数（吐出量）よりも概して小さく設定されている。また、第１マップおよび第２マップにおける回転数は、ともに通常モードにおける回転数（吐出量）よりも小さく設定されている。そして、ステップＳ９で、この第１マップから圧縮機３２の回転数Ｎｃｍ１を決定する。
【００３９】
例えば、起動後９０秒以内（Ｓ８：ＹＥＳ）であって、高圧側圧力ＰＨが０．２０ＭＰａであれば、図３に実線で示す第１マップより圧縮機３２の回転数を２５００ｒｐｍに決定する（Ｓ９）。そして、ステップＳ１０に進み、ステップＳ９で決定された回転数Ｎｃｍ１によって圧縮機３２の吐出量制御を行う。その後はステップＳ８に戻る。
【００４０】
一方、ステップＳ８で、タイマカウント値Ｔが９０秒以内ではない、すなわち、圧縮機３２の起動後９０秒経過後である場合（Ｔ＞９０）には、ステップＳ１１に進み、再びその時点での高圧側圧力ＰＨを読み込む。そして、次に、ステップＳ１２で、第２マップから圧縮機３２の回転数Ｎｃｍ２を決定する。例えば、その時点での高圧側圧力ＰＨが０．２６ＭＰａであれば、図３に破線で示す第２マップより圧縮機３２の回転数を３５００ｒｐｍに決定する（ステップＳ１２）。ここで、第２マップでの圧縮機の回転数Ｎｃｍ２は、第１マップにおける圧縮機３２の回転数Ｎｃｍ１よりも大きく設定されており、圧縮機３２の吐出量は、第２マップの方が大きくなっている。そして、ステップＳ１２で圧縮機３２の回転数Ｎｃｍ２を決定した後は、ステップＳ１３に進み、ステップＳ１２で決定された回転数Ｎｃｍ２によって圧縮機３２の吐出量制御を行う。その後はステップＳ５に戻る。
【００４１】
本負圧運転保護ルーチンにおいては、上記詳述したように、冬季条件（ステップＳ５）および内気モード条件（ステップＳ７）の両条件を満たす場合（負圧判定における肯定的判定）であってエアコンスイッチがオンされた後９０秒以内であれば、第１マップ（回転数Ｎｃｍ１）を採用して制御する。また、上記両条件を満たす場合（負圧判定における肯定的判定）であってエアコンスイッチがオンされた後９０秒を超えていれば、第２マップ（回転数Ｎｃｍ２）を採用する。そして、起動後所定時間を経過して、冷媒流れにより徐々に蒸発器１６が冷却されて十分に温度分布が均一となった後には、高圧側圧力ＰＨの上昇によってステップＳ５でＮＯ判定となり通常モード（Ｓ６）に移行することとなる。
【００４２】
（効果）
上記制御によれば、制限モード（図３）は通常モードよりも回転数が低い態様に設定されるため、冬季内気条件のように外気温度ＴＡＭが低く冷媒流量が少ないときに、蒸発器１６の温度分布が悪化して局所的にエバ温度ＴＥが高くなりエバ温度センサ４２により検出されるエバ温度ＴＥが高い場合でも、蒸発器１６の温度分布が均一となるまで圧縮機３２は低い回転数で制御される。これにより、圧縮機３２の回転数を必要以上に上げようとする制御が抑制されるため、圧縮機３２の負圧運転を回避することができる。
【００４３】
さらに、これに伴い通常モードと比較して少量の冷媒を確実に流通させることができるため冷媒と共に冷凍サイクルＲｃ内を潤滑する潤滑オイルが圧縮機３２へ戻り、枯渇状態で回転して圧縮機３２が破損（摩耗）する問題を回避することができる。また、エバ温度センサ４２を一つ設ける構成により、上記一連の制御を実行できるため、複数の温度センサを設置する必要もなく装置構成が容易であるとともにコストを低減しつつ確実に負圧運転を抑制することができる。
【００４４】
また、圧縮機３２が負圧運転となった場合、冷凍サイクルＲｃを循環する冷媒量が得られないため、蒸発器１６の温度分布が不均一となり局所的に極度のマイナス温度となり蒸発器１６が凍結してしまう虞があるが、本構成によれば、こうした蒸発器１６の凍結を防止することができる。
【００４５】
また、上記制御では、一般的な車両用空調装置１に既存の高圧側圧力センサ４３を用いて負圧判定（ステップＳ５）を実行することができるため、新たに部品を追加することなく低コストな制御とすることができる。
【００４６】
さらに、起動後の所定時間は第１マップ（第１制限モード）を選択することで圧縮機３２の回転数を低レベルに抑えるため好適に負圧運転を抑制することができる。一方、所定時間経過後（本実施形態では９０秒経過後）であれば、負圧判定が肯定的であっても、起動直後ほど蒸発器１６の温度分布のムラが少なく不均一性が改善されているため、起動直後ほど圧縮機３２の回転数を制限する必要がないため、第１マップよりも回転数の高い第２マップ（第２制限モード）を選択するようにしている。
【００４７】
これにより、蒸発器１６内の冷媒が全体に馴染む前段階（９０秒内は第１マップ）と、蒸発器１６全体が冷えてエバ温度センサ４２からの検出値の信頼性が得られる状態となった段階（９０秒以降は第２マップ）とでそれぞれ的確な圧縮機制御を実行することができる。
【００４８】
また、上記負圧運転保護ルーチンが回っている間に、送風機１５のブロワレベルがＬｏからＨｉに急変したときでも、負圧運転の起こりうる冬季内気条件時には常に第２マップ（第２制限モード）を上限とする制限がかかる。通常、ブロワレベルをＬｏからＨｉにすると風量が増えるので、蒸発器１６における冷媒が乾き易く低負荷時よりも余計にエバ温度センサ４２の検出温度が上がってしまい圧縮機３２の回転数を上げるように制御が働いて、低圧側圧力が負圧となっていく。しかし、このようにブロワレベルが急変した場合でも、第２マップ（第２制限モード）を使用して圧縮機３２の回転数の上限を制限しているため負圧運転を抑制することができる。
【００４９】
なお、ステップＳ５で高圧側圧力ＰＨが十分である（または、十分に上昇した）場合（ステップＳ５：ＮＯ）や、ステップＳ７で内気モードではない（または、内気モードでなくなった）場合（ステップＳ７：ＮＯ）には、蒸発器１６の温度分布のムラが解消されていることを示し圧縮機３２の回転数が通常モードに設定される通常制御となるため、冷凍サイクルＲｃの稼動にあたって十分な吐出量を得ることができる。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４を参照して説明する。図４は、第２実施形態においてエアコンＥＣＵ３６が実行する車両用空調装置１の制御手順（負圧運転保護ルーチン）の一例を示すフローチャートである。
【００５１】
なお、本実施形態では、第１実施形態と共通するステップには第１実施形態（図２）と同様の符号を付しており、以下、第１実施形態との相違部分に着目して説明することとする。また、本実施形態において、図３で横軸に示すのは外気温度ＴＡＭである。
【００５２】
上記第１実施形態では、高圧側圧力ＰＨの値が小さく低圧側圧力との圧力差を確保することができない冬季条件であるか否かを高圧側圧力ＰＨの値によって判断したが（ステップＳ５）、本実施形態では、外気温度ＴＡＭの値によって判断している点が主に上記第１実施形態とは異なっている。本実施形態では、図４に示すように、ステップＳ４ｂで、外気温度ＴＡＭを検出し、次いで、ステップＳ５ｂで外気温度ＴＡＭが１６℃（第２所定値）より小さいか否か判断する。外気温度ＴＡＭが１６℃以上である場合には、高圧側圧力ＰＨと低圧側圧力との圧力差を十分に確保することができ、冬季条件ではないことを示しているため、ステップＳ６に進み、通常モード（回転数Ｎｃｎ）で圧縮機３２の吐出量制御を行う。
【００５３】
一方、ステップＳ５ｂで、外気温度ＴＡＭの値が１６℃より小さい場合には、冬季条件であることを示しており、次のステップＳ７に進み、内気導入口１２が開状態とされる内気モードであるか否かを判断する。以降の処理は、上記第１実施形態と略同様であるが、ステップＳ１１ｂで外気温度ＴＡＭを読み込む点と、ステップＳ１３ｂで、その時点での回転数と第２マップからの回転数Ｎｃｍ２とを比較して低い方の回転数で圧縮機３２を制御する点が異なる。
【００５４】
このステップＳ１３ｂでは、例えば、ファジー制御等により圧縮機３２の回転数がそれまでの回転数Ｎｃｍ１から多少変動して高くなっていた場合に、第２マップによる回転数Ｎｃｍ２と比較して、Ｎｃｍ２の方が低ければ、Ｎｃｍ２の回転数に修正する。つまり、Ｎｃｍ２を上限としてより低い方の回転数に設定される。すなわち、本実施形態では、図３において第１マップと第２マップとにはさまれた部分が、負圧判定結果が肯定的となる場合に（蒸発器１６の温度分布ムラが解消されるまでの間に）、圧縮機３２の採り得る回転数となる。
【００５５】
本実施形態においても、一般的な車両用空調装置１に既存の外気温度センサ４１を用いて冬季判定をすることができるとともに、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５６】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、ステップＳ７で内気モードであるか否かの判断を含めて負圧判定をするものとしたが、このステップを省略して冬季条件（Ｓ５，Ｓ５ｂ）のみで負圧判定を行うようにしても良い。
【００５７】
上記第２実施形態では、ステップＳ１３ｂで、その時点での回転数と第２マップの回転数Ｎｃｍ２とで低い方の回転数を採用するものとしたが、第１実施形態におけるステップＳ１３と同様に、常にＮｃｍ２の値を採用するようにしても良い。予めＮｃｍ２は負圧運転が生じない上限値に設定されているため、常にＮｃｍ２を採用することもできる。
【００５８】
また、逆に、上記第１実施形態のステップＳ１３を第２実施形態のステップＳ１３ｂに置き換えても良い。
【００５９】
上記各実施形態では、冷媒として周知の代替フロン系冷媒（ＨＦＣ−１３４ａ）を用いたが、ブタンやプロパン、二酸化炭素等の種々の冷媒を使用することができる。なお、その場合、上記第１実施形態のステップＳ５における高圧側圧力ＰＨの閾値（第１所定値）は、冷媒に応じて適宜設定される。
【００６０】
上記各実施形態では、電動圧縮機３２を用いて、圧縮機３２の電動モータ３１の回転速度を制御することにより圧縮機の時間当たり吐出量を可変するようにしたが、可変容量圧縮機を用いて一摺動当たりの吐出容量を可変にすることで時間当たり吐出量を可変に制御するように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態である車両用空調装置を示す模式図である。
【図２】エアコンＥＣＵが実行する車両用空調装置の制御手順（負圧運転保護ルーチン）の一例を示すフローチャートである。
【図３】負圧運転保護ルーチンにおける圧縮機の制御回転数を示す負圧運転保護制御マップである。
【図４】第２実施形態においてエアコンＥＣＵが実行する車両用空調装置の制御手順（負圧運転保護ルーチン）の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１ 車両用空調装置
１０ 空調ケース
１２ 内気導入口
１３ 外気導入口
１６ 蒸発器
３２ 圧縮機
３３ 凝縮器（熱交換器）
３５ 膨張弁（減圧手段）
３６ エアコンＥＣＵ（制御手段）
４１ 外気温度センサ（外気温度検出手段）
４２ エバ温度センサ（蒸発器温度検出手段）
４３ 高圧側圧力センサ（高圧側圧力検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、特許文献１に記載されるように、車両用空調装置は、低温・除湿状態を作り出すための冷凍サイクルシステムを備えており、この冷凍サイクルシステムは、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器等が環状に接続されて構成される。こうした、冷凍サイクルシステムでは、蒸発器に設置されたサーミスタにより検知される蒸発器表面温度に基づいて、圧縮機の吐出量を制御するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−３４６４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、冬季内気条件のように外気温度が低く冷媒流量が少ないときには、蒸発器の温度分布が均一にならず悪化する場合がある。例えば、蒸発器において冷媒が少ないところは枯渇してしまい局所的に温度が高くなる。このような場合に、サーミスタが適正な温度（最低温度）を検出できずに高い温度を検出してしまうと、圧縮機が起動した際にサーミスタが検出する温度が目標温度に下がるまで、圧縮機の吐出量を必要以上に上げようと制御が働く。
【０００４】
これによって、圧縮機の負圧運転を引き起こすという問題が生じていた。圧縮機が負圧運転となると、低圧側圧力が負圧となり冷媒を吸引することができず、冷媒と共に冷凍サイクル内を潤滑する潤滑オイルが戻らなくなるため、枯渇状態で回転して圧縮機が損傷（摩耗）する虞がある。
【０００５】
また、圧縮機が負圧運転となった場合、冷凍サイクルシステムを循環する冷媒量が得られないため、蒸発器の温度分布が不均一となり局所的に極度のマイナス温度となり蒸発器が凍結してしまう虞もあった。
【０００６】
上記問題に鑑み、本発明は、圧縮機の負圧運転を回避することができる車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮し吐出する圧縮機（３２）と、圧縮機（３２）から吐出された冷媒を冷却する熱交換器（３３）と、熱交換器（３３）から流出された冷媒を減圧膨張させる減圧手段（３５）と、減圧手段（３５）によって減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１６）と、蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）を検出する蒸発器温度検出手段（４２）と、蒸発器温度検出手段（４２）により検出された蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）に基づいて圧縮機（３２）の作動を制御する制御手段（３６）とを有する車両用空調装置において、制御手段（３６）は、蒸発器温度検出手段（４２）により検出された蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）に基づいて圧縮機（３２）の吐出量を設定する通常モードと、通常モードよりも吐出量が小さく設定された制限モードとを有しており、圧縮機（３２）の吸入側の冷媒圧力である低圧側圧力が設定圧力以下に低下した状態にあることを間接的に判定する負圧判定の負圧判定結果に基づいて、負圧判定結果が肯定的である場合には制限モードを選択する一方、負圧判定結果が否定的である場合には通常モードを選択することを特徴とする。
【０００９】
本構成によれば、低圧側圧力が設定圧力以下に低下したことを間接的に判定する負圧判定結果が肯定的である場合（圧縮機（３２）が負圧運転となる場合）には、圧縮機（３２）の吐出量が小さい制限モードで圧縮機（３２）を制御する。具体的には、制限モードは通常モードよりも例えば回転数（可変式圧縮機であれば吐出容量）が低い態様に設定される。
【００１０】
このため、冬季内気条件のように外気温度が低く冷媒流量が少ないときに、蒸発器（１６）の温度分布が悪化して局所的に温度（ＴＥ）が高くなり蒸発器温度検出手段（４２）により検出される温度（ＴＥ）が高い場合でも、蒸発器（１６）の温度分布が均一となるまで（負圧判定結果が否定的となるまで）圧縮機（３２）は低い回転数で制御される。これにより、圧縮機（３２）の負圧運転を回避することができ、これに伴い通常モードと比較して少量の冷媒を確実に流通させることができるため潤滑オイルが戻り、枯渇状態で回転して圧縮機（３２）が破損（摩耗）する問題を回避することができる。
【００１１】
また、圧縮機（３２）が負圧運転となった場合、冷凍サイクルを循環する冷媒量が得られないため、蒸発器（１６）の温度分布が不均一となり局所的に極度のマイナス温度となり蒸発器（１６）が凍結してしまう虞があるが、本構成によれば、こうした蒸発器（１６）での凍結についても改善することができる。
【００１２】
なお、「圧縮機（３２）の吸入側の圧力が設定圧力以下に低下したことを間接的に判定する」とは、吸入側に圧力センサを設けて直接的に低圧側圧力の圧力低下を検知する場合とは異なることを意味する。また、「設定圧力」とは、圧縮機（３２）が負圧運転となるか否かの閾値であって例えば０ＭＰａに設定することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、圧縮機（３２）の吐出側の冷媒圧力である高圧側圧力（ＰＨ）を検出する高圧側圧力検出手段（４３）を有し、制御手段（３６）は、高圧側圧力検出手段（４３）により検出された高圧側圧力（ＰＨ）に基づいて負圧判定をするものであって、高圧側圧力（ＰＨ）が第１所定値より小さい場合に肯定的判定とする一方、高圧側圧力（ＰＨ）が第１所定値以上の場合に否定的判定とすることを特徴とする。
【００１４】
例えば、冬季条件では、外気温度が低く高圧側圧力（ＰＨ）と低圧側圧力との圧力差が得られないため減圧手段（３５）としての膨張弁の開度は小さく、十分な冷媒流量が得られない。こうした際に、蒸発器（１６）に内気が当たると温度分布のムラが生じ、低圧側圧力が設定圧力以下に低下し、蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）を適正に検出することができずに圧縮機（３２）の負圧運転を引き起こすことになる。こうした冬季条件の判断は、冷媒に対応して予め設定される第１所定値を閾値とすることで、高圧側圧力（ＰＨ）の値が第１所定値を超えているか否かで判断することができる。
【００１５】
本構成によれば、高圧側圧力（ＰＨ）が第１所定値より小さい場合には、低圧側圧力が設定圧力以下に低下した（負圧判定が肯定的である）と判断する。一方、高圧側圧力（ＰＨ）が第１所定値以上の場合には、低圧側圧力が設定圧力以下ではない（負圧判定が否定的である）と判断する。すなわち、一般的な車両用空調装置に既存の高圧側圧力検出手段（４３）を用いて、好適に負圧判定を実行することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、外気温度（ＴＡＭ）を検出する外気温度検出手段（４１）を有し、制御手段（３６）は、外気温度検出手段（４１）により検出された外気温度（ＴＡＭ）に基づいて負圧判定をするものであって、外気温度（ＴＡＭ）が第２所定値より小さい場合に肯定的判定とする一方、外気温度（ＴＡＭ）が第２所定値以上の場合に否定的判定とすることを特徴とする。
【００１７】
冬季条件の判断は、予め設定される第２所定値を閾値とすることで、外気温度（ＴＡＭ）の値が第２所定値を超えているか否かで判断することができる。
【００１８】
本構成によれば、外気温度（ＴＡＭ）が第２所定値より小さい場合には、低圧側圧力が設定圧力以下に低下した（負圧判定が肯定的である）と判断する。一方、外気温度（ＴＡＭ）が第２所定値以上の場合には、低圧側圧力が設定圧力以下ではない（負圧判定が否定的である）と判断する。すなわち、一般的な車両用空調装置に既存の外気温度検出手段（４１）を用いて、好適に負圧判定を実行することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明では、蒸発器（１６）が配設される空調ケース（１０）内に車室内の空気を取り込む内気導入口（１２）と、車室外の空気を取り込む外気導入口（１３）とを有し、制御手段（３６）は、負圧判定にあたって、内気導入口（１２）が開状態とされる内気モードであることを条件に含んで肯定的判定とすることを特徴とする。
【００２０】
一般に、冬季内気条件（冬季における内気モードでの暖房運転）のように、例えば２５℃の内気によって蒸発器（１６）の冷媒が蒸発してしまうことによって、蒸発器（１６）の温度分布のばらつきが顕著に生じる。本構成によれば、内気モードであるか否かを判断して内気モードであることを条件に肯定的判定とすることによって、負圧運転となりやすい状況時に的確に肯定的判定とし制限モードを選択することで、より好適に圧縮機（３２）の負圧運転を回避することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、制限モードは、圧縮機（３２）の起動後の所定時間に限定して選択される第１制限モードと、圧縮機（３２）の吐出量が第１制限モードにおける吐出量よりも大きく設定されるとともに所定時間経過後に選択される第２制限モードとを有して設定されていることを特徴とする。
【００２２】
本構成によれば、起動後の所定時間は第１制限モードを選択することで圧縮機（３２）の吐出量を低レベルに抑えるため負圧運転を抑制することができる。一方、所定時間経過後であれば、負圧判定が肯定的（圧縮機（３２）が負圧運転となる可能性がある場合）であっても、起動直後ほど蒸発器（１６）の温度分布のムラが少なく不均一性が改善されているため、起動直後ほど圧縮機３２の吐出量を制限する必要がない。
【００２３】
本構成によれば、起動直後は最も吐出量の小さい第１制限モード、所定時間経過後には第１制限モードと比較して吐出量の大きい第２制限モードとすることで、蒸発器（１６）内の冷媒が全体に馴染む前段階と、蒸発器（１６）全体が冷えて蒸発器温度検出手段（４２）からの検出値の信頼性が得られる状態となった段階とでそれぞれ的確な圧縮機制御を実行することができる。
【００２４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１〜図３を参照しつつ説明する。図１は、本発明の第１実施形態である車両用空調装置１を示す模式図である。図１に示すように、車室内（空調室内）を空調する車両用空調装置１は、内部に空気流路が形成される空調ケーシング１０を有し、この空調ケーシング１０内の空気上流側部位には、内外気切換装置１１が設けられている。内外気切換装置１１には、内気を導入するための内気導入口１２と外気を導入するための外気導入口１３とが開口形成されているとともに、これらの各導入口１２，１３を選択的に開閉する内外気切換ドア１４が設けられている。この内外気切換ドア１４を回動作動させることで、各導入口１２，１３を選択的に開閉するようになっている。
【００２６】
内外気切換装置１１の下流側部位には、両導入口１２，１３から吸入された空気を送風する送風機１５が配設されている。送風機１５は、ブロワモータＭ１により駆動される。送風機１５の空気下流側には、室内に吹き出す空気を冷却する蒸発器１６が配設されている。
【００２７】
蒸発器１６の空気下流側には、空気を加熱するヒータコア１７が配設されている。このヒータコア１７は、走行用の車両エンジン１８の冷却水を熱源として空気を加熱している。蒸発器１６の下流側には、ヒータコア１７をバイパスするバイパス流路１９が形成され、ヒータコア１７の空気上流側には、ヒータコア１７を通る風量とバイパス流路１９を通る風量との風量割合を調節するエアミックスドア２１が配設されている。
【００２８】
そして、空調ケーシング１０の最下流側部位には、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフェイス吹出口２２と、車室内乗員の足元に空気を吹き出すためのフット吹出口２３と、フロントガラスの内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口２４とが形成されており、各吹出口２２〜２４の空気上流側部位には、吹出口モードを切り換える吹出口モード切換ドア２５ａ〜２５ｃが配設されている。
【００２９】
なお、上記蒸発器１６は、冷媒を蒸発させることにより冷凍能力を発揮する蒸気圧縮式冷凍サイクルＲｃ（以下、単に「冷凍サイクルＲｃ」と言う。）の低圧側の熱交換器である。冷凍サイクルＲｃは、電動モータ３１によって駆動される電動圧縮機３２（以下、単に「圧縮機３２」と言う。）、凝縮器３３、アキュムレータ３４を備えている。蒸発器１６の冷媒上流側（冷媒入口側の冷媒流路）には、凝縮器３３で放熱された冷媒を減圧する減圧手段としての膨張弁３５が設けられている。なお、本実施形態では、冷媒として周知の代替フロン系冷媒（ＨＦＣ−１３４ａ）を使用している。
【００３０】
さらに、車両用空調装置１は、制御手段としてのエアコンＥＣＵ３６を有している。エアコンＥＣＵ３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ（いずれも図示略）等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。ＲＯＭ内には、空調制御のための制御プログラムを記憶しており、その制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。さらに、エアコンＥＣＵ３６は、周知のタイマ機能を備えている。
【００３１】
エアコンＥＣＵ３６には、送風機１５、エアミックスドア２１、吹出口モード切換ドア２５ａ〜２５ｃ、圧縮機３２等が電気的に接続されている。さらに、センサ群として、外気温度ＴＡＭを検出する外気温度センサ４１、蒸発器１６の表面温度ＴＥ（以下、「エバ温度ＴＥ」と言う。）を検出するエバ温度センサ４２（蒸発器温度検出手段）、冷凍サイクルＲｃの高圧側圧力ＰＨ（膨張弁３５の流入側の圧力）を検出する高圧側圧力センサ４３等のセンサが電気的に接続されている。
【００３２】
そして、車両用空調装置１を作動させると、エアコンＥＣＵ３６は、圧縮機３２を駆動制御するとともに、送風機１５、各種ドア駆動用の各モータ（図示略）等の作動を制御するようになっている。
【００３３】
次に、本実施形態における車両用空調装置１の制御方法について説明する。図２は、本実施形態におけるエアコンＥＣＵ３６が実行する車両用空調装置１の制御手順（負圧運転保護ルーチン）の一例を示すフローチャートである。なお、図２では、簡単のため本実施形態の特徴部分におけるステップのみを記載しており、目標吹出温度ＴＡＯの算出、吸込口モード決定、吹出口モード決定等の一般的な流れについては省略しているものである。
【００３４】
図２に示すように、まず、ステップＳ１でエアコンスイッチの信号からエアコンがオン状態にあるか否か判断する。エアコンがオン状態でない場合（ステップＳ１：ＮＯ）には本ステップを繰り返す。エアコンがオン状態である場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、ステップＳ２で起動時間Ｔの積算を開始（タイマスタート）する。次いで、ステップＳ３で、エバ温度センサ４２よりエバ温度ＴＥを検出し、その後、ステップＳ４で、高圧側圧力センサ４３により高圧側圧力ＰＨを検出する。
【００３５】
次いで、ステップＳ５で、高圧側圧力ＰＨが０、４ＭＰａ（第１所定値）より小さいか否か判断する。このステップＳ５では、高圧側圧力ＰＨの値が小さく低圧側圧力との圧力差を確保することができない冬季条件であるか否かを判断している。そして、高圧側圧力ＰＨが０、４ＭＰａ以上である場合には、すでに高圧側圧力ＰＨが十分に高い値であって低圧側圧力との圧力差を十分に確保することができ、冬季条件ではないことを示しているため、ステップＳ６に進み、通常モード（回転数Ｎｃｎ）で圧縮機３２の吐出量制御を行う。
【００３６】
一方、ステップＳ５で、高圧側圧力ＰＨが０．４ＭＰａより小さい場合には、冬季条件であることを示しており、次のステップＳ７に進み、内気導入口１２が開状態とされる内気モードであるか否かを判断する。ここで、一般に、冬季内気条件（冬季における内気モードでの暖房運転）では、外気温度ＴＡＭが低く高圧側圧力ＰＨと低圧側圧力との圧力差が得られないため膨張弁３５の開度は小さく、十分な冷媒流量が得られない。この状態で、例えば２０℃程度の比較的温かい内気が蒸発器１６に送風されると、蒸発器１６の冷媒が蒸発してしまうことにより、局所的に冷媒が枯渇し蒸発器１６の温度分布のばらつきが顕著に生じる。一方、外気モードの場合には、比較的冷たい外気が蒸発器１６に当たることで、蒸発器１６がすぐに冷やされて温度分布のムラが発生しにくい。そこで、本実施形態では、まずステップＳ５で冬季条件であるか否かを判断し、ステップＳ７で内気モードであるか否かを判断して、両条件を満たす場合に後述するステップ８以降の処理を実行するようにしている。
【００３７】
なお、ステップＳ５およびステップＳ７が「低圧側圧力が設定圧力以下に低下したことを間接的に判定する負圧判定」に相当するステップであり、ステップＳ６が通常モードによる制御、ステップＳ８〜Ｓ１３の処理が制限モードによる制御に相当する。なお、低圧側圧力の設定圧力とは、圧縮機３２が負圧運転となるか否かの閾値であって例えば０ＭＰａに設定することができる。
【００３８】
次に、制限モード（ステップＳ８〜Ｓ１３）の各処理について説明する。まず、ステップＳ８で、タイマカウント値Ｔが９０秒以内であるか否かを判断する。すなわち、圧縮機３２の起動後９０秒経過以内であるか否かを判断し、９０秒経過以内（Ｔ≦９０）であれば、ステップＳ９に進む。ここで、図３は、負圧運転保護ルーチンにおける圧縮機３２の制御回転数を示す負圧運転保護制御マップである。図３において、実線で示すのが第１マップ（第１制限モード）であり、破線で示すのが後述する第２マップ（第２制限モード）である。なお、第１マップにおける圧縮機３２（電動モータ３１）の回転数（吐出量）は、第２マップにおける回転数（吐出量）よりも概して小さく設定されている。また、第１マップおよび第２マップにおける回転数は、ともに通常モードにおける回転数（吐出量）よりも小さく設定されている。そして、ステップＳ９で、この第１マップから圧縮機３２の回転数Ｎｃｍ１を決定する。
【００３９】
例えば、起動後９０秒以内（Ｓ８：ＹＥＳ）であって、高圧側圧力ＰＨが０．２０ＭＰａであれば、図３に実線で示す第１マップより圧縮機３２の回転数を２５００ｒｐｍに決定する（Ｓ９）。そして、ステップＳ１０に進み、ステップＳ９で決定された回転数Ｎｃｍ１によって圧縮機３２の吐出量制御を行う。その後はステップＳ８に戻る。
【００４０】
一方、ステップＳ８で、タイマカウント値Ｔが９０秒以内ではない、すなわち、圧縮機３２の起動後９０秒経過後である場合（Ｔ＞９０）には、ステップＳ１１に進み、再びその時点での高圧側圧力ＰＨを読み込む。そして、次に、ステップＳ１２で、第２マップから圧縮機３２の回転数Ｎｃｍ２を決定する。例えば、その時点での高圧側圧力ＰＨが０．２６ＭＰａであれば、図３に破線で示す第２マップより圧縮機３２の回転数を３５００ｒｐｍに決定する（ステップＳ１２）。ここで、第２マップでの圧縮機の回転数Ｎｃｍ２は、第１マップにおける圧縮機３２の回転数Ｎｃｍ１よりも大きく設定されており、圧縮機３２の吐出量は、第２マップの方が大きくなっている。そして、ステップＳ１２で圧縮機３２の回転数Ｎｃｍ２を決定した後は、ステップＳ１３に進み、ステップＳ１２で決定された回転数Ｎｃｍ２によって圧縮機３２の吐出量制御を行う。その後はステップＳ５に戻る。
【００４１】
本負圧運転保護ルーチンにおいては、上記詳述したように、冬季条件（ステップＳ５）および内気モード条件（ステップＳ７）の両条件を満たす場合（負圧判定における肯定的判定）であってエアコンスイッチがオンされた後９０秒以内であれば、第１マップ（回転数Ｎｃｍ１）を採用して制御する。また、上記両条件を満たす場合（負圧判定における肯定的判定）であってエアコンスイッチがオンされた後９０秒を超えていれば、第２マップ（回転数Ｎｃｍ２）を採用する。そして、起動後所定時間を経過して、冷媒流れにより徐々に蒸発器１６が冷却されて十分に温度分布が均一となった後には、高圧側圧力ＰＨの上昇によってステップＳ５でＮＯ判定となり通常モード（Ｓ６）に移行することとなる。
【００４２】
（効果）
上記制御によれば、制限モード（図３）は通常モードよりも回転数が低い態様に設定されるため、冬季内気条件のように外気温度ＴＡＭが低く冷媒流量が少ないときに、蒸発器１６の温度分布が悪化して局所的にエバ温度ＴＥが高くなりエバ温度センサ４２により検出されるエバ温度ＴＥが高い場合でも、蒸発器１６の温度分布が均一となるまで圧縮機３２は低い回転数で制御される。これにより、圧縮機３２の回転数を必要以上に上げようとする制御が抑制されるため、圧縮機３２の負圧運転を回避することができる。
【００４３】
さらに、これに伴い通常モードと比較して少量の冷媒を確実に流通させることができるため冷媒と共に冷凍サイクルＲｃ内を潤滑する潤滑オイルが圧縮機３２へ戻り、枯渇状態で回転して圧縮機３２が破損（摩耗）する問題を回避することができる。また、エバ温度センサ４２を一つ設ける構成により、上記一連の制御を実行できるため、複数の温度センサを設置する必要もなく装置構成が容易であるとともにコストを低減しつつ確実に負圧運転を抑制することができる。
【００４４】
また、圧縮機３２が負圧運転となった場合、冷凍サイクルＲｃを循環する冷媒量が得られないため、蒸発器１６の温度分布が不均一となり局所的に極度のマイナス温度となり蒸発器１６が凍結してしまう虞があるが、本構成によれば、こうした蒸発器１６の凍結を防止することができる。
【００４５】
また、上記制御では、一般的な車両用空調装置１に既存の高圧側圧力センサ４３を用いて負圧判定（ステップＳ５）を実行することができるため、新たに部品を追加することなく低コストな制御とすることができる。
【００４６】
さらに、起動後の所定時間は第１マップ（第１制限モード）を選択することで圧縮機３２の回転数を低レベルに抑えるため好適に負圧運転を抑制することができる。一方、所定時間経過後（本実施形態では９０秒経過後）であれば、負圧判定が肯定的であっても、起動直後ほど蒸発器１６の温度分布のムラが少なく不均一性が改善されているため、起動直後ほど圧縮機３２の回転数を制限する必要がないため、第１マップよりも回転数の高い第２マップ（第２制限モード）を選択するようにしている。
【００４７】
これにより、蒸発器１６内の冷媒が全体に馴染む前段階（９０秒内は第１マップ）と、蒸発器１６全体が冷えてエバ温度センサ４２からの検出値の信頼性が得られる状態となった段階（９０秒以降は第２マップ）とでそれぞれ的確な圧縮機制御を実行することができる。
【００４８】
また、上記負圧運転保護ルーチンが回っている間に、送風機１５のブロワレベルがＬｏからＨｉに急変したときでも、負圧運転の起こりうる冬季内気条件時には常に第２マップ（第２制限モード）を上限とする制限がかかる。通常、ブロワレベルをＬｏからＨｉにすると風量が増えるので、蒸発器１６における冷媒が乾き易く低負荷時よりも余計にエバ温度センサ４２の検出温度が上がってしまい圧縮機３２の回転数を上げるように制御が働いて、低圧側圧力が負圧となっていく。しかし、このようにブロワレベルが急変した場合でも、第２マップ（第２制限モード）を使用して圧縮機３２の回転数の上限を制限しているため負圧運転を抑制することができる。
【００４９】
なお、ステップＳ５で高圧側圧力ＰＨが十分である（または、十分に上昇した）場合（ステップＳ５：ＮＯ）や、ステップＳ７で内気モードではない（または、内気モードでなくなった）場合（ステップＳ７：ＮＯ）には、蒸発器１６の温度分布のムラが解消されていることを示し圧縮機３２の回転数が通常モードに設定される通常制御となるため、冷凍サイクルＲｃの稼動にあたって十分な吐出量を得ることができる。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図４を参照して説明する。図４は、第２実施形態においてエアコンＥＣＵ３６が実行する車両用空調装置１の制御手順（負圧運転保護ルーチン）の一例を示すフローチャートである。
【００５１】
なお、本実施形態では、第１実施形態と共通するステップには第１実施形態（図２）と同様の符号を付しており、以下、第１実施形態との相違部分に着目して説明することとする。また、本実施形態において、図３で横軸に示すのは外気温度ＴＡＭである。
【００５２】
上記第１実施形態では、高圧側圧力ＰＨの値が小さく低圧側圧力との圧力差を確保することができない冬季条件であるか否かを高圧側圧力ＰＨの値によって判断したが（ステップＳ５）、本実施形態では、外気温度ＴＡＭの値によって判断している点が主に上記第１実施形態とは異なっている。本実施形態では、図４に示すように、ステップＳ４ｂで、外気温度ＴＡＭを検出し、次いで、ステップＳ５ｂで外気温度ＴＡＭが１６℃（第２所定値）より小さいか否か判断する。外気温度ＴＡＭが１６℃以上である場合には、高圧側圧力ＰＨと低圧側圧力との圧力差を十分に確保することができ、冬季条件ではないことを示しているため、ステップＳ６に進み、通常モード（回転数Ｎｃｎ）で圧縮機３２の吐出量制御を行う。
【００５３】
一方、ステップＳ５ｂで、外気温度ＴＡＭの値が１６℃より小さい場合には、冬季条件であることを示しており、次のステップＳ７に進み、内気導入口１２が開状態とされる内気モードであるか否かを判断する。以降の処理は、上記第１実施形態と略同様であるが、ステップＳ１１ｂで外気温度ＴＡＭを読み込む点と、ステップＳ１３ｂで、その時点での回転数と第２マップからの回転数Ｎｃｍ２とを比較して低い方の回転数で圧縮機３２を制御する点が異なる。
【００５４】
このステップＳ１３ｂでは、例えば、ファジー制御等により圧縮機３２の回転数がそれまでの回転数Ｎｃｍ１から多少変動して高くなっていた場合に、第２マップによる回転数Ｎｃｍ２と比較して、Ｎｃｍ２の方が低ければ、Ｎｃｍ２の回転数に修正する。つまり、Ｎｃｍ２を上限としてより低い方の回転数に設定される。すなわち、本実施形態では、図３において第１マップと第２マップとにはさまれた部分が、負圧判定結果が肯定的となる場合に（蒸発器１６の温度分布ムラが解消されるまでの間に）、圧縮機３２の採り得る回転数となる。
【００５５】
本実施形態においても、一般的な車両用空調装置１に既存の外気温度センサ４１を用いて冬季判定をすることができるとともに、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５６】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、ステップＳ７で内気モードであるか否かの判断を含めて負圧判定をするものとしたが、このステップを省略して冬季条件（Ｓ５，Ｓ５ｂ）のみで負圧判定を行うようにしても良い。
【００５７】
上記第２実施形態では、ステップＳ１３ｂで、その時点での回転数と第２マップの回転数Ｎｃｍ２とで低い方の回転数を採用するものとしたが、第１実施形態におけるステップＳ１３と同様に、常にＮｃｍ２の値を採用するようにしても良い。予めＮｃｍ２は負圧運転が生じない上限値に設定されているため、常にＮｃｍ２を採用することもできる。
【００５８】
また、逆に、上記第１実施形態のステップＳ１３を第２実施形態のステップＳ１３ｂに置き換えても良い。
【００５９】
上記各実施形態では、冷媒として周知の代替フロン系冷媒（ＨＦＣ−１３４ａ）を用いたが、ブタンやプロパン、二酸化炭素等の種々の冷媒を使用することができる。なお、その場合、上記第１実施形態のステップＳ５における高圧側圧力ＰＨの閾値（第１所定値）は、冷媒に応じて適宜設定される。
【００６０】
上記各実施形態では、電動圧縮機３２を用いて、圧縮機３２の電動モータ３１の回転速度を制御することにより圧縮機の時間当たり吐出量を可変するようにしたが、可変容量圧縮機を用いて一摺動当たりの吐出容量を可変にすることで時間当たり吐出量を可変に制御するように構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の一実施形態である車両用空調装置を示す模式図である。
【図２】エアコンＥＣＵが実行する車両用空調装置の制御手順（負圧運転保護ルーチン）の一例を示すフローチャートである。
【図３】負圧運転保護ルーチンにおける圧縮機の制御回転数を示す負圧運転保護制御マップである。
【図４】第２実施形態においてエアコンＥＣＵが実行する車両用空調装置の制御手順（負圧運転保護ルーチン）の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
１ 車両用空調装置
１０ 空調ケース
１２ 内気導入口
１３ 外気導入口
１６ 蒸発器
３２ 圧縮機
３３ 凝縮器（熱交換器）
３５ 膨張弁（減圧手段）
３６ エアコンＥＣＵ（制御手段）
４１ 外気温度センサ（外気温度検出手段）
４２ エバ温度センサ（蒸発器温度検出手段）
４３ 高圧側圧力センサ（高圧側圧力検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮し吐出する圧縮機（３２）と、
当該圧縮機（３２）から吐出された前記冷媒を冷却する熱交換器（３３）と、
当該熱交換器（３３）から流出された前記冷媒を減圧膨張させる減圧手段（３５）と、
当該減圧手段（３５）によって減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１６）と、
当該蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）を検出する蒸発器温度検出手段（４２）と、
当該蒸発器温度検出手段（４２）により検出された前記蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）に基づいて前記圧縮機（３２）の作動を制御する制御手段（３６）と
を有する車両用空調装置において、
前記制御手段（３６）は、
前記蒸発器温度検出手段（４２）により検出された前記蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）に基づいて前記圧縮機（３２）の吐出量を設定する通常モードと、当該通常モードよりも前記吐出量が小さく設定された制限モードとを有しており、
前記圧縮機（３２）の吸入側の冷媒圧力である低圧側圧力が設定圧力以下に低下した状態にあることを間接的に判定する負圧判定の負圧判定結果に基づいて、当該負圧判定結果が肯定的である場合には前記制限モードを選択する一方、前記負圧判定結果が否定的である場合には前記通常モードを選択することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記圧縮機（３２）の吐出側の冷媒圧力である高圧側圧力（ＰＨ）を検出する高圧側圧力検出手段（４３）を有し、
前記制御手段（３６）は、前記高圧側圧力検出手段（４３）により検出された高圧側圧力（ＰＨ）に基づいて前記負圧判定をするものであって、前記高圧側圧力（ＰＨ）が第１所定値より小さい場合に肯定的判定とする一方、前記高圧側圧力（ＰＨ）が前記第１所定値以上の場合に否定的判定と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】
外気温度（ＴＡＭ）を検出する外気温度検出手段（４１）を有し、
前記制御手段（３６）は、前記外気温度検出手段（４１）により検出された外気温度（ＴＡＭ）に基づいて前記負圧判定をするものであって、前記外気温度（ＴＡＭ）が第２所定値より小さい場合に肯定的判定とする一方、前記外気温度（ＴＡＭ）が前記第２所定値以上の場合に否定的判定と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４】
前記蒸発器（１６）が配設される空調ケース（１０）内に車室内の空気を取り込む内気導入口（１２）と、車室外の空気を取り込む外気導入口（１３）とを有し、
前記制御手段（３６）は、前記負圧判定にあたって、前記内気導入口（１２）が開状態とされる内気モードであることを条件に含んで肯定的判定とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記制限モードは、前記圧縮機（３２）の起動後の所定時間に限定して選択される第１制限モードと、前記圧縮機（３２）の吐出量が前記第１制限モードにおける前記吐出量よりも大きく設定されるとともに前記所定時間経過後に選択される第２制限モードとを有して設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項１】
冷媒を圧縮し吐出する圧縮機（３２）と、
当該圧縮機（３２）から吐出された前記冷媒を冷却する熱交換器（３３）と、
当該熱交換器（３３）から流出された前記冷媒を減圧膨張させる減圧手段（３５）と、
当該減圧手段（３５）によって減圧膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器（１６）と、
当該蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）を検出する蒸発器温度検出手段（４２）と、
当該蒸発器温度検出手段（４２）により検出された前記蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）に基づいて前記圧縮機（３２）の作動を制御する制御手段（３６）と
を有する車両用空調装置において、
前記制御手段（３６）は、
前記蒸発器温度検出手段（４２）により検出された前記蒸発器（１６）の温度（ＴＥ）に基づいて前記圧縮機（３２）の吐出量を設定する通常モードと、当該通常モードよりも前記吐出量が小さく設定された制限モードとを有しており、
前記圧縮機（３２）の吸入側の冷媒圧力である低圧側圧力が設定圧力以下に低下した状態にあることを間接的に判定する負圧判定の負圧判定結果に基づいて、当該負圧判定結果が肯定的である場合には前記制限モードを選択する一方、前記負圧判定結果が否定的である場合には前記通常モードを選択することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記圧縮機（３２）の吐出側の冷媒圧力である高圧側圧力（ＰＨ）を検出する高圧側圧力検出手段（４３）を有し、
前記制御手段（３６）は、前記高圧側圧力検出手段（４３）により検出された高圧側圧力（ＰＨ）に基づいて前記負圧判定をするものであって、前記高圧側圧力（ＰＨ）が第１所定値より小さい場合に肯定的判定とする一方、前記高圧側圧力（ＰＨ）が前記第１所定値以上の場合に否定的判定と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】
外気温度（ＴＡＭ）を検出する外気温度検出手段（４１）を有し、
前記制御手段（３６）は、前記外気温度検出手段（４１）により検出された外気温度（ＴＡＭ）に基づいて前記負圧判定をするものであって、前記外気温度（ＴＡＭ）が第２所定値より小さい場合に肯定的判定とする一方、前記外気温度（ＴＡＭ）が前記第２所定値以上の場合に否定的判定と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４】
前記蒸発器（１６）が配設される空調ケース（１０）内に車室内の空気を取り込む内気導入口（１２）と、車室外の空気を取り込む外気導入口（１３）とを有し、
前記制御手段（３６）は、前記負圧判定にあたって、前記内気導入口（１２）が開状態とされる内気モードであることを条件に含んで肯定的判定とすることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記制限モードは、前記圧縮機（３２）の起動後の所定時間に限定して選択される第１制限モードと、前記圧縮機（３２）の吐出量が前記第１制限モードにおける前記吐出量よりも大きく設定されるとともに前記所定時間経過後に選択される第２制限モードとを有して設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１３０１７（Ｐ２０１０−１３０１７Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７６２１９（Ｐ２００８−１７６２１９）
【出願日】平成２０年７月４日（２００８．７．４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月４日（２００８．７．４）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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