JP2002219932A - 車両用冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両エンジンの高回転時における圧縮機の潤
滑性を確保する。 【解決手段】 車両エンジン１１により駆動される圧縮
機２に、外部からの制御信号により吐出容量を制御する
電磁式容量制御弁１５を設け、この電磁式容量制御弁１
５を制御する制御装置１４に、車両エンジン１１の回転
数に関連する回転数信号を入力し、電磁式容量制御弁１
５は、圧縮機２のクランク室内部への吐出冷媒流入量が
増加することにより吐出容量を減少させる構成になって
おり、車両エンジン１１の回転数が所定回転数以上に上
昇したときに、制御装置１４により電磁式容量制御弁１
５を制御して吐出容量を所定値に減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両エンジンによ
り駆動される圧縮機を有する車両用冷凍サイクル装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用空調装置の冷凍サイクル装
置においては、車両エンジンにより駆動される圧縮機と
して、回転軸に一体結合された斜板によりピストンを回
転軸と平行な方向に往復動させる斜板型圧縮機が知られ
ている。この斜板型圧縮機は、斜板の軸方向両側にピス
トンを配置する両斜板型のものと、斜板の軸方向片側の
みにピストンを配置する片斜板型のものとに大別され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、両斜板型の
ものでは、圧縮機の吸入冷媒を先ず圧縮機軸方向の中央
に位置するクランク室（斜板室）に導入し、その後、こ
のクランク室から圧縮機軸方向の前後の吸入室に吸入冷
媒を導き、ここから吸入冷媒を作動室（シリンダ室）内
へ吸入させる。このため、吸入冷媒中に含有されるオイ
ルをクランク室内の摺動機構部に接触させることが容易
であり、クランク室内の摺動機構部の潤滑性を確保しや
すい。

【０００４】これに反し、片斜板型の圧縮機では、吸入
冷媒を圧縮機軸方向の後部に位置する吸入室に直接導入
し、ここから吸入冷媒を作動室内へ吸入させるので、両
斜板型のものに比してクランク室内の摺動機構部の潤滑
性の確保において不利となる。特に、車両エンジンの高
回転時には圧縮機も高回転数で作動するので、圧縮機の
潤滑不足を起こしやすい。

【０００５】本発明は上記点に鑑みて、車両エンジンの
高回転時における圧縮機の潤滑性を確保することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、車両エンジン（１１）
により駆動される圧縮機（２）に、外部からの制御信号
により吐出容量を制御する容量制御機構（１５）を設
け、この容量制御機構（１５）を制御する制御手段（１
４）に、車両エンジン（１１）の回転数に関連する回転
数信号を入力し、容量制御機構（１５）は、圧縮機
（２）内部への吐出冷媒流入量が増加することにより吐
出容量を減少させる構成になっており、車両エンジン
（１１）の回転数が所定回転数以上に上昇したときに、
制御手段（１４）により容量制御機構（１５）を制御し
て吐出容量を所定値に減少させることを特徴とする。

【０００７】ところで、（ａ）車両エンジン（１１）に
より駆動される圧縮機（２）を持つ冷凍サイクル装置に
おいては、エンジン回転数上昇に伴う圧縮機回転数上昇
によって圧縮機吐出冷媒流量が増加して余剰冷房能力が
発生する。また、（ｂ）圧縮機（２）内部への吐出冷媒
流入量が増加することにより吐出容量を減少させる構成
になっている容量制御機構（１５）では、吐出容量の減
少は圧縮機（２）内部への吐出冷媒流入量の増加を意味
することになる。

【０００８】請求項１に記載の発明は、上記（ａ，ｂ）
の点に着目してなされたもので、車両エンジン（１１）
の高回転時には圧縮機（２）の吐出容量を強制的に減少
させるから、圧縮機（２）内部（クランク室内）への吐
出冷媒流入量を高回転時に増加させることができる。こ
れにより、片斜板型の圧縮機のように、吸入冷媒をクラ
ンク室内に導入せず、吸入室に直接導入するタイプの圧
縮機においても、圧縮機（２）内部（クランク室内）の
摺動機構部に吐出冷媒を良好に接触させて、高回転時で
の摺動機構部の潤滑性を十分確保できる。また、同時
に、圧縮機（２）の吐出容量の減少により省動力効果を
発揮できる。

【０００９】請求項２に記載の発明では、蒸発器（６）
の冷房熱負荷に関連する物理量を検出して制御手段（１
４）に入力する検出手段（１３）を備え、吐出容量の所
定値として、第１所定値（Ｄｔ１）と第１所定値（Ｄｔ
１）より小さい第２所定値（Ｄｔ２）を制御手段（１
４）にて設定し、車両エンジン（１１）の回転数が所定
回転数以上に上昇したときに冷房熱負荷に関連する物理
量が所定値以上であるときは、制御手段（１４）により
吐出容量を第１所定値（Ｄｔ１）に減少させ、冷房熱負
荷に関連する物理量が所定値より小さいときは、制御手
段（１４）により吐出容量を第２所定値（Ｄｔ２）に減
少させることを特徴とする。

【００１０】これにより、蒸発器（６）の冷房熱負荷の
大小に応じた吐出容量制御を行うことができ、圧縮機
（２）の潤滑性の確保と、冷房能力の確保とを効果的に
両立できる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、蒸発器（６）
の冷却度合いに関連する物理量を検出して制御手段（１
４）に入力する検出手段（１３）を備え、蒸発器（６）
の冷却度合いが０℃直前の所定の低温状態になると、制
御手段（１４）により吐出容量を略零にすることを特徴
とする。

【００１２】これにより、蒸発器（６）が０℃直前の所
定の低温状態になったときはサイクル内の冷媒循環を停
止して蒸発器（６）のフロスト発生を防止できる。

【００１３】請求項４に記載の発明では、蒸発器（６）
の吹出空気温度を検出して制御手段（１４）に入力する
温度検出手段（１３）を備え、吐出容量の所定値とし
て、第１所定値（Ｄｔ１）と第１所定値（Ｄｔ１）より
小さい第２所定値（Ｄｔ２）を制御手段（１４）にて設
定し、蒸発器吹出空気温度により蒸発器（６）の冷房熱
負荷の大小を判定し、車両エンジン（１１）の回転数が
所定回転数以上に上昇したときに蒸発器（６）の冷房熱
負荷が大きいと判定されたときは、制御手段（１４）に
より吐出容量を第１所定値（Ｄｔ１）に減少させ、ま
た、車両エンジン（１１）の回転数が所定回転数以上に
上昇したときに蒸発器（６）の冷房熱負荷が小さいと判
定されたときは、制御手段（１４）により吐出容量を第
２所定値（Ｄｔ２）に減少させ、更に、蒸発器吹出空気
温度により蒸発器（６）の冷却度合いを判定して、蒸発
器（６）の冷却度合いが０℃直前の所定の低温状態にな
ると、制御手段（１４）により吐出容量を略零にするこ
とを特徴とする。

【００１４】これにより、蒸発器（６）の吹出空気温度
を検出する共通の温度検出手段（１３）を用いて、蒸発
器（６）の冷房熱負荷の大小判定に基づく吐出容量制御
と蒸発器（６）の冷却度合い判定に基づくフロスト防止
制御とを行うことができる。

【００１５】請求項５に記載の発明では、圧縮機（２）
は、回転軸（１０２）と一体に回転する斜板（１０３）
と、斜板（１０３）の軸方向片側に配置され、斜板（１
０３）の回転により回転軸（１０２）と平行な方向に往
復動するピストン（１０５）と、斜板（１０３）が配置
されているクランク室（１０６）とを備え、容量制御機
構（１５）は、クランク室（１０６）内部への吐出冷媒
流入量を増加させてクランク室（１０６）内部の圧力を
上昇させ、これにより、斜板（１０３）の傾斜角度
（θ）を増加することにより吐出容量を減少させるよう
になっている。

【００１６】このような片斜板型の可変容量圧縮機
（２）を備えるものにおいても、本発明によれば、エン
ジン高回転時における潤滑性確保を良好に達成できる。

【００１７】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
のである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を図に基
づいて説明する。図１は本発明の一実施形態の全体構成
図である。冷凍サイクル１には冷媒を吸入、圧縮、吐出
する圧縮機２が備えられている。この圧縮機２から吐出
された高温、高圧の過熱ガス冷媒は凝縮器３に流入し、
ここで、図示しない冷却ファンより送風される外気と熱
交換して冷媒は冷却されて凝縮する。

【００１９】この凝縮器３で凝縮した冷媒は次に受液器
（気液分離器）４に流入し、受液器４の内部で冷媒の気
液が分離され、冷凍サイクル１内の余剰冷媒（液冷媒）
が受液器４内に蓄えられる。この受液器４からの液冷媒
は膨張弁（減圧手段）５により低圧に減圧され、気液２
相状態となる。この膨張弁５からの低圧冷媒は蒸発器６
に流入する。この蒸発器６は車両用空調装置の空気通路
（ダクト）を構成する空調ケース７内に設置され、蒸発
器６に流入した低圧冷媒は空調ケース７内の空気から吸
熱して蒸発する。

【００２０】膨張弁５は蒸発器６の出口冷媒の温度を感
知する感温部５ａを有する温度式膨張弁であり、蒸発器
６の出口冷媒の過熱度を所定値に維持するように弁開度
（冷媒流量）を調整するものである。上記したサイクル
構成部品（１〜６）の間はそれぞれ冷媒配管８によって
結合され閉回路を構成している。

【００２１】また、圧縮機２はプーリ９、ベルト１０等
を介して車両走行用エンジン１１により駆動される。圧
縮機２は後述する可変容量型圧縮機であって、電磁クラ
ッチを備えていない。このため、プーリ９は圧縮機トル
ク変動を吸収するダンピング機能および過大トルク発生
時にトルク伝達を遮断するトルクリミッター機能を有す
るものであり、このようなプーリ９は従来公知であるか
ら、詳細な説明は省略する。

【００２２】空調ケース７には送風機１２が備えられて
おり、周知の内外気切替箱（図示せず）から吸入された
車室内の空気（内気）または車室外の空気（外気）が送
風機１２により空調ケース７内を送風される。この送風
空気は、蒸発器６を通過した後に、図示しないヒータユ
ニットを通過して吹出口から車室内に吹き出すようにな
っている。

【００２３】また、空調ケース７内のうち、蒸発器６の
空気吹出直後の部位には、蒸発器６を通過した直後の吹
出空気温度を検出するサーミスタからなる蒸発器吹出温
度センサ１３が設けられている。

【００２４】なお、上記ヒータユニットは周知のもので
あり、蒸発器６を通過した冷風を再加熱する温水式ヒー
タコア（加熱手段）、この温水式ヒータコアにおける加
熱度合いを調節する温度調節手段をなすエアミックスド
アあるいは温水流量制御弁等が配設されており、さら
に、空調ケース７の空気下流端には、車室内乗員の上半
身に空気を吹き出すフェイス吹出口、車室内乗員の足元
に空気を吹き出すフット吹出口、フロントガラス内面に
空気を吹き出すデフロスタ吹出口が形成され、これらの
吹出口を切替開閉する吹出モードドアが備えられてい
る。

【００２５】ところで、上記した圧縮機２は制御装置１
４からの電気信号（本例では、デューティ信号）により
制御される電磁式容量制御弁１５を有しており、そし
て、制御装置１４はデューティ比決定回路１４ａと増幅
回路１４ｂを有している。デューティ比決定回路１４ａ
は、温度センサ１３からの蒸発器吹出温度信号および車
両エンジン１１の回転数信号を発生する回転数信号発生
部１６からのエンジン回転数信号を入力として、デュー
ティ比を決定する。また、増幅回路１４ｂはデューティ
比決定回路１４ａのデューティ信号を増幅して電磁式容
量制御弁１５に出力する。なお、回転数信号発生部１６
は図示しないエンジン制御装置のエンジン回転数信号を
そのまま利用するものであってもよい。

【００２６】次に、図２は上記圧縮機２の具体的構造の
一例を示すもので、圧縮機２は片斜板型の可変容量圧縮
機であって、その可変容量機構自体は周知のものであ
る。プーリ９を介して車両エンジン１１の動力が回転軸
１０２に伝達される。この回転軸１０２に対して傾いた
斜板１０３にシュー１０４を介して複数本（本実施形態
では、６本）のピストン１０５を連結している。

【００２７】このため、回転軸１０２と一体的に斜板１
０３を回転させることにより、シュー１０４を介して複
数本のピストン１０５を順次往復動させて作動室Ｖｃの
体積を拡大縮小させて冷媒を吸入圧縮するようになって
いる。

【００２８】そして、圧縮機２の吐出容量を変化させる
場合には、斜板１０３が収納されたクランク室（斜板
室）１０６内の圧力を変化させて斜板１０３の傾斜角度
θを変化させてピストン１０５のストローク（行程）を
変化させる。すなわち、斜板１０３の傾斜角度θの減少
によりピストンストロークが増加して吐出容量が増加
し、斜板１０３の傾斜角度θの増加によりピストンスト
ロークが減少して吐出容量が減少する。従って、クラン
ク室１０６は、圧縮機２の吐出容量を変化させるための
制御圧室としての役割を兼ねることになる。

【００２９】なお、クランク室（斜板室）１０６は、オ
リフィス等の絞り手段を有する通路手段を介して圧縮機
１０の吸入室１１３側と連通している。

【００３０】一方、第１吐出室１０７は各ピストン１０
５の作動室Ｖｃから吐出された冷媒を集合回収するとと
もに吐出脈動を平滑化するものであり、第２吐出室１０
８は第１吐出室１０７内の冷媒を吐出口１０９に導くも
のである。

【００３１】また、電磁式容量制御弁１５は制御圧室を
なすクランク室１０６内の圧力を制御する吐出容量制御
機構を構成するもので、圧縮機１０のリヤハウジング１
１１側に配置されている。リヤハウジング１１１には、
蒸発器６出口からの低圧ガス冷媒を吸入する吸入口１１
２および吸入口１１２から冷媒が流入する吸入室１１３
が備えられている。この吸入室１１３内から冷媒が図示
しない吸入弁を介して作動室Ｖｃ内に吸入されるように
なっている。

【００３２】上記した第１吐出室１０７と第２吐出室１
０８との間は、図３に示すように、所定の絞り穴径を有
する絞り連通路（絞り部）１１４により連通させてい
る。このため、冷媒が絞り連通路１１４を流通する際に
圧力損失が発生し、第２吐出室１０８内の圧力は第１圧
力室１０７内の圧力より所定量低くなる。この絞り連通
路１１４前後の差圧ΔＰは圧縮機吐出冷媒流量に対応し
た大きさとなる。

【００３３】次に、図４は本実施形態による電磁式容量
制御弁１５の具体例を示すもので、この制御弁１５は、
圧縮機１０内に形成された第１吐出室１０７と第２吐出
室１０８との差圧ΔＰが所定の差圧（以下、この所定の
差圧を目標差圧と呼ぶ）ΔＰ０となるように稼働する第
１制御部１２０と、第１制御部１２０の作動を規制して
目標差圧ΔＰ０を設定する第２制御部１３０とからなる
ものである。

【００３４】先ず、第１制御部１２０について述べる。
１２１は第１吐出室１０７内の圧力が導かれる第１制御
室であり、１２２は第２吐出室１０８内の圧力が導かれ
る第２制御室である。そして、両制御室１２１、１２２
は、摺動可能な仕切り部材１２３により仕切られてお
り、第１制御室１２１内には、第１制御室１２１の体積
を拡大する向きに仕切り部材１２３を押圧する力（弾性
力）を発揮するコイルスプリング（弾性手段）１２４が
配設されている。

【００３５】このため、仕切り部材１２３と一体に形成
されたプッシュロッド１２５には、両制御室１２１、１
２２の圧力差（上記差圧ΔＰ）による力及びコイルスプ
リング１２４の弾性力が作用しているとともに、その力
（以下、この力を開弁力と呼ぶ）の向きは、第１制御室
１２１内の圧力が常に第２制御室１２２より大きいこと
から第１制御室１２１の体積が増大する向き（図４の左
向き）である。

【００３６】なお、プッシュロッド１２５の移動量は微
少であるので、コイルスプリング１２４が仕切り部材１
２３（プッシュロッド１２５）に及ぼす力は略一定値と
見なすことができる。

【００３７】一方、第２制御部１３０は、開弁力に対向
する力（以下、この力を閉弁力と呼ぶ）を弁体１３１に
作用させるもので、弁体１３１は圧縮機１０の吐出圧
（第２吐出室１０８の圧力）をクランク室１０６に導く
制御圧通路１４０の連通状態（開度）を制御するもので
ある。

【００３８】この弁体１３１はプランジャ（可動鉄心）
１３２と一体に構成されており、プランジャ１３２には
励磁コイル１３３により誘起される電磁吸引力が作用す
る。すなわち、プランジャ１３２は所定間隔を介して固
定磁極部材（固定鉄心）１３４に対向配置されているの
で、励磁コイル１３３の電磁吸引力によりプランジャ１
３２は固定磁極部材１３４に向かって軸方向（図４の右
方向）に変位する。このプランジャ１３２の軸方向変位
により弁体１３１は閉弁方向に移動する。

【００３９】また、プランジャ１３２と固定磁極部材１
３４との間には、電磁力と対抗する弾性力を発生する弾
性手段としてコイルスプリング１３５が配置されてい
る。なお、プランジャ１３２の変位量は微小であるの
で、プランジャ１３２の変位にかかわらず、コイルスプ
リング１３５による弾性力は略一定値とみなすことがで
きる。

【００４０】本例では、励磁コイル１３３に通電する電
流の断続比率、すなわち、デューティ比Ｄｔを制御する
ことにより、このデューティ比Ｄｔに略比例した電磁吸
引力（すなわち、弁体１３１の閉弁方向の力）をプラン
ジャ１３２に作用させることができる。励磁コイル１３
３の通電電流のデューティ比Ｄｔは前述の制御装置１４
により制御される。

【００４１】電磁式容量制御弁１１０は上記のように構
成されているため、デューティ比Ｄｔを大きくして弁体
１３１の閉弁力を増大させると、弁体１３１が図３の右
方向に変位して制御圧通路１４０の開口断面積を減少さ
せるので、クランク室１０６の圧力が低下して斜板１０
３の傾斜角度θが減少し、これにより吐出容量が増加す
る。

【００４２】逆に、デューティ比Ｄｔを小さくして弁体
１３１の閉弁力を減少させると、弁体１３１がコイルス
プリング１３５の力で図４の左方向に変位して制御圧通
路１４０の開口断面積を増加させるので、クランク室１
０６内の圧力が上昇して斜板１０３の傾斜角度θが増加
し、これにより吐出容量が減少する。

【００４３】一方、エンジン１１の回転数が上昇して圧
縮機２の回転数が上昇すると、これに連動して圧縮機２
から吐出される吐出冷媒流量が上昇するが、吐出冷媒流
量が増大すると、第１、２制御室１２１、１２２間の差
圧ΔＰが大きくなるので、開弁力が大きくなり、プッシ
ュロッド１２５及び弁体１３１が図４の左側に移動して
制御圧通路１４０が開き、圧縮機２の吐出容量が減少し
ていく。

【００４４】逆に、エンジン１１の回転数が低下して圧
縮機２の回転数が低下すると、これに連動して圧縮機２
から吐出される吐出冷媒流量が低下するが、吐出冷媒流
量が低下すると、第１、２制御室１２１、１２２間の差
圧ΔＰが小さくなるので、開弁力が小さくなり、プッシ
ュロッド１２５及び弁体１３１が図４右側に移動して制
御圧通路１４０が絞られ、圧縮機２の吐出容量が増加し
ていく。

【００４５】このとき、プッシュロッド１２５及び弁体
１３１は閉弁力と開弁力とが釣り合う位置まで移動する
が、コイルスプリング１２４、１３５による力は一定値
であるので、プッシュロッド１２５及び弁体１３１が閉
弁力と開弁力との釣り合い位置まで移動するとは、第
１、２制御室１２１、１２２間の差圧ΔＰが閉弁力（電
磁吸引力）によって一義的に決まる所定差圧、つまり目
標差圧ΔＰ０となるまで圧縮機２の吐出容量が機械的に
変化することを意味する。

【００４６】上記のように閉弁力（電磁吸引力）によっ
て一義的に決まる目標差圧ΔＰ０をデューティ比制御に
より変化させることにより吐出容量を変化させて圧縮機
２から実際に吐出される吐出冷媒流量を変化させること
ができる。

【００４７】次に、本実施形態による作動を説明する
と、図５は、本実施形態による圧縮機２の吐出容量制御
の考え方を示す特性図であり、図５（ｂ）の縦軸は電磁
式容量制御弁１１０の励磁コイル１３３の通電電流のデ
ューティ比Ｄｔであり、圧縮機２の吐出容量はこのデュ
ーティ比Ｄｔと略同等に制御される。図５（ｂ）の横軸
は、エンジン回転数Ｎｅまたは圧縮機回転数Ｎｃであ
り、かっこ内の数値は圧縮機回転数Ｎｃを示す。

【００４８】図５（ａ）はエンジン回転数Ｎｅまたは圧
縮機回転数Ｎｃと冷房能力Ｑとの関係を示しており、圧
縮機２の吐出容量が１００％固定の場合には、エンジン
回転数Ｎｅ（圧縮機回転数Ｎｃ）が第１の所定回転数Ｎ
ｅ１以上に上昇すると、圧縮機２の吐出冷媒流量の増加
により冷房能力Ｑに余剰能力が生じることを示してい
る。

【００４９】上記点に鑑みて、本実施形態では、エンジ
ン回転数Ｎｅ（圧縮機回転数Ｎｃ）が第１の所定回転数
Ｎｅ１より低い間は、制御装置１４のデューティ比決定
回路１４ａによりデューティ比Ｄｔを１００％に維持し
て、圧縮機２の吐出容量を１００％に維持する。なお、
第１の所定回転数Ｎｅ１は例えば、３０４０ｒｐｍ（Ｎ
ｃ＝３６８０ｒｐｍ）であって、これは例えば、車速：
９０ｋｍ／ｈに相当する。

【００５０】そして、エンジン回転数Ｎｅ（圧縮機回転
数Ｎｃ）が上記第１の所定回転数Ｎｅ１を超えると、制
御装置１４のデューティ比決定回路１４ａによりデュー
ティ比Ｄｔを１００％から減少して、圧縮機２の吐出容
量を１００％から減少させる。

【００５１】上記第１の所定回転数Ｎｅ１と第２の所定
回転数Ｎｅ２との間では、エンジン回転数Ｎｅの上昇に
伴って、デューティ比Ｄｔ（圧縮機２の吐出容量）を連
続的に減少（徐変）させ、第２の所定回転数Ｎｅ２に到
達すると、デューティ比Ｄｔ（圧縮機２の吐出容量）を
第１所定値Ｄｔ１である５８％に減少させる。なお、第
２の所定回転数Ｎｅ２は例えば、４１６０ｒｐｍ（Ｎｃ
＝５０３４ｒｐｍ）であって、これは例えば、車速：１
２０ｋｍ／ｈに相当する。

【００５２】次に、エンジン回転数Ｎｅ（圧縮機回転数
Ｎｃ）が上記第２の所定回転数Ｎｅ２を超えると、Ｎｅ
と蒸発器吹出温度Ｔｅの両方に応じてデューティ比Ｄｔ
（圧縮機２の吐出容量）を決定する。

【００５３】すなわち、本実施形態では冷房熱負荷に関
連する物理量として蒸発器吹出温度Ｔｅを用い、Ｔｅが
所定温度Ｔｅ１（例えば、１２℃）以下であるときは冷
房熱負荷が小さい時であると判定して、第２の所定回転
数Ｎｅ２と第３の所定回転数Ｎｅ３との間ではエンジン
回転数Ｎｅの上昇に伴って、デューティ比Ｄｔ（圧縮機
２の吐出容量）を連続的に減少（徐変）させ、第３の所
定回転数Ｎｅ３に到達すると、デューティ比Ｄｔ（圧縮
機２の吐出容量）を第２所定値Ｄｔ２である４５％に減
少させる。

【００５４】そして、エンジン回転数Ｎｅが第３の所定
回転数Ｎｅ３以上に上昇しても、これ以降はデューティ
比Ｄｔ（圧縮機２の吐出容量）を４５％一定に保持す
る。

【００５５】これに反し、Ｔｅが所定温度Ｔｅ１より所
定量だけ高い所定温度Ｔｅ２（例えば、１３℃）以上で
あるときは冷房熱負荷が大きい時であると判定して、エ
ンジン回転数Ｎｅが第２の所定回転数Ｎｅ２以上に上昇
しても、これ以降はデューティ比Ｄｔ（圧縮機２の吐出
容量）を常に５８％一定に保持する。なお、第３の所定
回転数Ｎｅ３は例えば、４９６０ｒｐｍ（Ｎｃ＝６００
０ｒｐｍ）であって、これは例えば、車速：１４５ｋｍ
／ｈに相当する。

【００５６】図６は、エンジン回転数Ｎｅの変化に応動
するデューティ比Ｄｔ（圧縮機２の吐出容量）の上記制
御例をまとめたものである。

【００５７】一方、本実施形態では蒸発器６のフロスト
（霜付き）防止のために、次のような圧縮機２の吐出容
量制御を組み合わせている。

【００５８】すなわち、蒸発器吹出温度Ｔｅが０℃直前
の所定温度Ｔｅ３（例えば、３℃）まで低下すると、制
御装置１４のデューティ比決定回路１４ａにおいては、
デューティ比Ｄｔを強制的に０％にして圧縮機２の吐出
容量を実質上、０％にし、これにより、蒸発器６の温度
低下を阻止して蒸発器６のフロスト（霜付き）を防止す
る。そして、圧縮機２の吐出容量の０％への切替により
蒸発器６の温度が上記所定温度Ｔｅ３より所定量だけ高
い所定温度Ｔｅ４（例えば、４℃）以上に上昇すると、
エンジン回転数Ｎｅにより決まる吐出容量（図５、６参
照）に復帰させる。

【００５９】次に、本実施形態による圧縮機２の吐出容
量制御の技術的意義について述べると、（１）図２に示
す片斜板型の圧縮機２における高回転時における圧縮機
の潤滑性を確実に確保することができる。

【００６０】つまり、片斜板型の可変容量圧縮機２の場
合は、１００％の吐出容量であると、蒸発器６出口から
の吸入冷媒は吸入口１１２、吸入室１１３よりピストン
作動室Ｖｃに吸入され、クランク室１０６内を経由しな
いので、クランク室１０６内のシュー１０４等の摺動機
構部の潤滑不足が高回転時に発生しやすい。しかし、本
実施形態によると、図５、６に示すように、エンジン回
転数Ｎｅ（圧縮機回転数Ｎｃ）の高回転時には、デュー
ティ比Ｄｔ（圧縮機２の吐出容量）を１００％→５８％
→４５％と回転数上昇に応じて、順次減少させている。

【００６１】そして、このデューティ比Ｄｔの減少に伴
って、図４により前述したように弁体１３１の開度が増
加して、クランク室１０６内への圧縮機吐出冷媒の流入
量が増加する。従って、高回転時には、吐出冷媒中に含
まれるオイルがクランク室１０６内のシュー１０４等の
摺動機構部に良好に接触し、この摺動機構部の潤滑性を
確実に確保できる。

【００６２】なお、圧縮機回転数Ｎｃの上昇により、図
３の連通路１１４前後の差圧ΔＰが上昇するので、この
差圧ΔＰの上昇によっても、弁体１３１が開度の増大側
（図４の左側）へ変位し、これにより、圧縮機吐出容量
を機械的に減少させる作用が発生するが、本発明者らの
実験検討によると、この機械的な容量自動調整作用によ
る容量の減少分は、潤滑性の確保のためには不十分であ
った。

【００６３】そこで、本実施形態では、前記第１所定回
転数Ｎｅ１以上の高回転時には、図５、６の容量制御に
より、機械的な容量自動調整作用による容量減少分を上
回る領域まで圧縮機吐出容量を強制的に減少させ、これ
により、クランク室１０６内の摺動機構部の潤滑性の向
上を達成できる。

【００６４】（２）特に、春秋の中間期のように冷房熱
負荷の小さいとき（Ｔｅ＜Ｔｅ１）には、冷凍サイクル
のバランス上、膨張弁５の開度減少により圧縮機回転数
Ｎｃの上昇による吐出流量（差圧ΔＰ）の変化割合が小
さくなり、この結果、上記機械的容量調整作用による容
量の減少分は一層小さくなってしまうが、本実施形態に
よると、冷房熱負荷の小さいとき（Ｔｅ＜Ｔｅ１）は、
エンジン回転数Ｎｅ（圧縮機回転数Ｎｃ）の高回転に連
動する容量制御により圧縮機２の吐出容量を１００％→
５８％→４５％と回転数上昇に応じて強制的に減少させ
るから、低熱負荷時においても、圧縮機潤滑性を確実に
確保できる。これと同時に、低熱負荷時における圧縮機
駆動負荷の減少により省動力効果を発揮できる。

【００６５】（３）夏期のように冷房熱負荷の大きいと
き（Ｔｅ＞Ｔｅ２）には、圧縮機２の吐出容量を１００
％→５８％に減少させた後に、エンジン回転数Ｎｅ（圧
縮機回転数Ｎｃ）が第２の所定回転数Ｎｅ２以上に上昇
しても、それ以降、圧縮機２の吐出容量を５８％一定に
維持することにより、必要冷房能力を確保できる。

【００６６】（他の実施形態）なお、上述の一実施形態
に限定されることなく、本発明は以下述べるように種々
な変形が可能である。

【００６７】上述の一実施形態における所定値Ｎｅ
１、Ｎｅ２、Ｎｅ３、Ｔｅ１〜Ｔｅ４は、空調装置（冷
凍サイクル装置）の搭載車両の種類等に対応して変更可
能であることはもちろんである。

【００６８】上述の一実施形態ではエンジン回転数Ｎ
ｅの変化に対応して圧縮機２の吐出容量を制御している
が、エンジン回転数Ｎｅの代わりに、圧縮機回転数Ｎ
ｃ、車速等を用いてもよい。

【００６９】冷房熱負荷の検出に際して、蒸発器吹出
温度Ｔｅの代わりに外気温、内気温等を用いてもよい。

【００７０】電磁式容量制御弁１５の制御に際して、
デューティ比Ｄｔ出力の代わりに、電流値が増減制御さ
れる直流電流出力等を用いてもよい。

【００７１】制御装置１４をマイクロコンピュータを
用いて構成することもでき、その場合、制御装置１４を
エンジン制御装置等と一体化することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す全体システム図であ
る。

【図２】図１の圧縮機の具体例を示す断面図である。

【図３】図２の圧縮機に備えられる吐出側の差圧発生部
の説明図である。

【図４】図２の圧縮機に備えられる電磁式容量制御弁の
具体例を示す断面図である。

【図５】本発明の一実施形態の作動説明図である。

【図６】本発明の一実施形態の作動説明図である。

【符号の説明】

２…圧縮機、６…蒸発器、１１…車両エンジン、１３…
蒸発器吹出温度センサ、１４…制御装置、１５…電磁式
容量制御弁（容量制御機構）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車室内へ送風される空気を冷却する蒸発
   器（６）と、 車両エンジン（１１）により駆動されて、前記蒸発器
   （６）で蒸発したガス冷媒を吸入し圧縮する圧縮機
   （２）と、 前記圧縮機（２）に設けられ、外部からの制御信号によ
   り吐出容量を制御する容量制御機構（１５）と、 前記車両エンジン（１１）の回転数に関連する回転数信
   号が入力され、前記容量制御機構（１５）を制御する制
   御手段（１４）とを備え、 前記容量制御機構（１５）は、前記圧縮機（２）内部へ
   の吐出冷媒流入量が増加することにより前記吐出容量を
   減少させるようになっており、 前記車両エンジン（１１）の回転数が所定回転数以上に
   上昇したときに、前記制御手段（１４）により前記容量
   制御機構（１５）を制御して前記吐出容量を所定値に減
   少させることを特徴とする車両用冷凍サイクル装置。
2. 【請求項２】 前記蒸発器（６）の冷房熱負荷に関連す
   る物理量を検出して前記制御手段（１４）に入力する検
   出手段（１３）を備え、 前記吐出容量の所定値として、第１所定値（Ｄｔ１）と
   前記第１所定値（Ｄｔ１）より小さい第２所定値（Ｄｔ
   ２）を前記制御手段（１４）にて設定し、 前記車両エンジン（１１）の回転数が所定回転数以上に
   上昇したときに前記冷房熱負荷に関連する物理量が所定
   値以上であるときは、前記制御手段（１４）により前記
   吐出容量を前記第１所定値（Ｄｔ１）に減少させ、前記
   冷房熱負荷に関連する物理量が所定値より小さいとき
   は、前記制御手段（１４）により前記吐出容量を前記第
   ２所定値（Ｄｔ２）に減少させることを特徴とする請求
   項１に記載の車両用冷凍サイクル装置。
3. 【請求項３】 前記蒸発器（６）の冷却度合いに関連す
   る物理量を検出して前記制御手段（１４）に入力する検
   出手段（１３）を備え、 前記蒸発器（６）の冷却度合いが０℃直前の所定の低温
   状態になると、前記制御手段（１４）により前記吐出容
   量を略零にすることを特徴とする請求項１または２に記
   載の車両用冷凍サイクル装置。
4. 【請求項４】 前記蒸発器（６）の吹出空気温度を検出
   して前記制御手段（１４）に入力する温度検出手段（１
   ３）を備え、 前記吐出容量の所定値として、第１所定値（Ｄｔ１）と
   前記第１所定値（Ｄｔ１）より小さい第２所定値（Ｄｔ
   ２）を前記制御手段（１４）にて設定し、 前記吹出空気温度により前記蒸発器（６）の冷房熱負荷
   の大小を判定し、前記車両エンジン（１１）の回転数が
   所定回転数以上に上昇したときに前記蒸発器（６）の冷
   房熱負荷が大きいと判定されたときは、前記制御手段
   （１４）により前記吐出容量を前記第１所定値（Ｄｔ
   １）に減少させ、 また、前記車両エンジン（１１）の回転数が所定回転数
   以上に上昇したときに前記蒸発器（６）の冷房熱負荷が
   小さいと判定されたときは、前記制御手段（１４）によ
   り前記吐出容量を前記第２所定値（Ｄｔ２）に減少さ
   せ、 更に、前記吹出空気温度により前記蒸発器（６）の冷却
   度合いを判定して、前記蒸発器（６）の冷却度合いが０
   ℃直前の所定の低温状態になると、前記制御手段（１
   ４）により前記吐出容量を略零にすることを特徴とする
   請求項１に記載の車両用冷凍サイクル装置。
5. 【請求項５】 前記圧縮機（２）は、回転軸（１０２）
   と一体に回転する斜板（１０３）と、 前記斜板（１０３）の軸方向片側に配置され、前記斜板
   （１０３）の回転により前記回転軸（１０２）と平行な
   方向に往復動するピストン（１０５）と、 前記斜板（１０３）が配置されているクランク室（１０
   ６）とを備え、 前記容量制御機構（１５）は、前記クランク室（１０
   ６）内部への吐出冷媒流入量を増加させて前記クランク
   室（１０６）内部の圧力を上昇させ、これにより、前記
   斜板（１０３）の傾斜角度（θ）を増加することにより
   前記吐出容量を減少させるようになっていることを特徴
   とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用
   冷凍サイクル装置。