(57)【要約】【課題】吐出容量を大容量から最小容量に変化させたときに、斜板室内に大量の冷凍機油が滞留してしまうことを防止する。【解決手段】吐出容量を大容量から最小容量に変化させ際には、中間容量運転を所定時間実施した後、最小容量とする。これにより、斜板室内に漏れ出る冷凍機油の量を大幅に減少させつつ、斜板室内の圧力と吸入側との圧力差が過度に小さくなることを抑制できるので、大容量運転時に斜板室内に溜まった冷凍機油を吸入側に排出することができる。したがって、最小容量運転に移行したときに、斜板室内に大量の冷凍機油が残存してしまうことを防止できるので、大容量運転時から最小容量運転時に移行したときに、圧縮機１の消費動力を増大してしまうこと、及び圧縮機１の摺動部が焼き付いてしまうことを防止できる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（８）の始動とともに稼動し、前記内燃機関（８）の停止とともに停止するとともに、斜板室（１ｂ）内の圧力を変化させることに吐出容量を変化させることができる可変容量型の斜板型圧縮機（１）と、
前記斜板室（１ｂ）内の圧力を制御する制御手段（Ｓ２０）とを有し、
前記制御手段（Ｓ２０）は、前記吐出容量を大容量から小容量に変化させる際には、前記大容量と前記小容量との間の中間容量にて、前記斜板型圧縮機（１）を所定時間、稼動させた後、前記小容量にすることを特徴とする可変容量型圧縮装置。
【請求項２】
前記中間容量は、前記大容量の約１０％〜約９０％相当の容量であることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型圧縮装置。
【請求項３】
前記中間容量は、最大吐出容量の約１０％〜約９０％相当の容量であることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型圧縮装置。
【請求項４】
前記大容量は最大吐出容量であり、前記小容量は最小容量であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の可変容量型圧縮装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の可変容量型圧縮装置を有する蒸気圧縮式冷凍機を有し、
前記蒸気圧縮式冷凍機内を循環する冷媒を室内熱交換器（５）にて室内に吹き出す空気と熱交換させることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
前記制御手段（Ｓ２０）は、前記吐出容量を大容量から小容量に変化させる際には、前記室内熱交換器（５）の表面に霜が発生する前に前記斜板型圧縮機（１）の吐出容量を前記中間容量から前記小容量に変化させることを特徴とする請求項５に車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変容量型圧縮装置及びこの可変容量型圧縮装置を用いた車両用空調装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
可変容量型の斜板型圧縮機とは、周知のごとく、斜板室（クランクケース）内の圧力を制御することにより斜板の傾斜角、つまりピストンの行程を変化させて吐出容量を変化させることができる圧縮機である。
【０００３】
具体的には、斜板型圧縮機の吸入側と斜板室とをオリフィスやキャピラリーチューブ等の所定の圧力損失を発生させる絞りを介して常に連通させるとともに、斜板型圧縮機の吐出側と斜板室とを連通させる圧力導入通路の連通状態を制御する電磁弁を設け、吐出容量を増大させる場合には、圧力導入通路を絞る又は閉じることにより斜板室内の圧力を低下させ、吐出容量を減少させるときには、斜板室内の圧力を上昇させる。
【０００４】
なお、吐出容量とは、圧縮機のシャフトが１回転する際に吐出される流体量であり、ピストンの行程（ストローク）とシリンダボアの直径とによって決定される理論吐出量である。
【０００５】
ところで、一般的な蒸気圧縮式冷凍機では、冷媒中に冷凍機油を混合して圧縮機内の摺動部を潤滑する混合潤滑方式を採用しているため、ピストンとシリンダボア内壁との隙間から冷媒と共に冷凍機油がブローバイガスとして斜板室内に出てしまう。
【０００６】
この圧縮室から斜板室に漏れ出る冷凍機油の量は、圧縮室と斜板室との圧力差が大きいほど多くなるので、斜板室内の圧力が低くなる吐出容量が大きいときほど斜板室に漏れ出る冷凍機油の量が多くなる。
【０００７】
このため、大容量で運転し続けると、絞りから吸入側に戻る冷凍機油の量よりブローバイガスとして斜板室内に漏れ出る冷凍機油の量が多くなるため、斜板室内に大量の冷凍機油が溜まってしまう。
【０００８】
そして、斜板室内に大量の冷凍機油が溜まった状態で、圧力導入路を全開として一気に最小容量まで吐出容量を低下させると、新たに斜板室内に漏れ出る冷凍機油の量は大幅に減少するものの、斜板室内の圧力と吸入側との圧力差が小さくなるため、絞りから吸入側に戻る冷凍機油の量も大幅に減少してしまい、斜板室内に大量の冷凍機油が溜まったままとなる。
【０００９】
また、吐出容量が最小となっても斜板やラグプレート等の回転部材は、大容量時と同様に回転し続けるので、斜板室内に溜まった冷凍機油を撹拌し続け、撹拌に伴って発生する熱が発生し続ける。一方、吐出容量が小さくなって圧縮機に吸引される冷媒量が少なくなっているため、吸入冷媒による圧縮機の冷却作用も小さくなっている。
【００１０】
したがって、斜板室内に大量の冷凍機油が溜まったまま小容量で圧縮機を稼動し続けると、発熱量が冷却能力を上回ってしまうため、油膜が切れてしまい、圧縮機の摺動部が焼き付いてしまうおそれが高い。
【００１１】
また、吐出容量を小さくして圧縮機の圧縮仕事を小さくしているのにもかかわらず、斜板室内に溜まった冷凍機油を撹拌し続けるため、圧縮機の消費動力が増大してしまう。
【００１２】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な可変容量型圧縮装置及び車両用空調装置を提供し、第２には、吐出容量を大容量から小容量に変化させたときに、斜板室内に大量の冷凍機油が滞留してしまうことを防止することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、内燃機関（８）の始動とともに稼動し、内燃機関（８）の停止とともに停止するとともに、斜板室（１ｂ）内の圧力を変化させることに吐出容量を変化させることができる可変容量型の斜板型圧縮機（１）と、斜板室（１ｂ）内の圧力を制御する制御手段（Ｓ２０）とを有し、制御手段（Ｓ２０）は、吐出容量を大容量から小容量に変化させる際には、大容量と小容量との間の中間容量にて、斜板型圧縮機（１）を所定時間、稼動させた後、小容量にすることを特徴とする。
【００１４】
これにより、中間容量にて運転するときに、新たに斜板室（１ｂ）内に漏れ出る冷凍機油の量を大幅に減少させつつ、斜板室（１ｂ）内の圧力と吸入側との圧力差が過度に小さくなることを抑制できるので、大容量にて運転するときに斜板室（１ｂ）内に溜まった冷凍機油を吸入側に排出することができる。
【００１５】
したがって、小容量運転に移行したときに、斜板室（１ｂ）内に大量の冷凍機油が残存してしまうことを防止できるので、大容量運転時から小容量運転時に移行したときに、斜板型圧縮機（１）の消費動力を増大してしまうこと、及び斜板型圧縮機（１）の摺動部が焼き付いてしまうことを防止できるとともに、従来と異なる新規な可変容量型圧縮装置を得ることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、中間容量は、大容量の約１０％〜約９０％相当の容量であることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、中間容量は、最大吐出容量の約１０％〜約９０％相当の容量であることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、大容量は最大吐出容量であり、小容量は最小容量であることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の可変容量型圧縮装置を有する蒸気圧縮式冷凍機を有し、蒸気圧縮式冷凍機内を循環する冷媒を室内熱交換器（５）にて室内に吹き出す空気と熱交換させることを特徴とする。
【００２０】
これにより、従来と異なる新規な空調装置を得ることができるとともに、請求項１に記載の発明と同様に、小容量運転に移行したときに、斜板室（１ｂ）内に大量の冷凍機油が残存してしまうことを防止できるので、大容量運転時から小容量運転時に移行したときに、斜板型圧縮機（１）の消費動力を増大してしまうこと、及び斜板型圧縮機（１）の摺動部が焼き付いてしまうことを防止できる。
【００２１】
請求項６に記載の発明では、制御手段（Ｓ２０）は、吐出容量を大容量から小容量に変化させる際には、室内熱交換器（５）の表面に霜が発生する前に斜板型圧縮機（１）の吐出容量を中間容量から小容量に変化させることを特徴とする。
【００２２】
これにより、フロストを防止しながら、斜板室（１ｂ）内に大量の冷凍機油が残存してしまうことを防止できる。
【００２３】
因みに、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一例である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係る可変容量型圧縮装置を車両用空調装置に適用したものであり、図１は車両用空調装置（蒸気圧縮式冷凍機）の模式図である。
【００２５】
なお、車両用空調装置（蒸気圧縮式冷凍機）は、圧縮機１で圧縮された高温・高圧の冷媒と外気とを熱交換して冷媒を冷却する放熱器２、放熱器２から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離器して余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるレシーバ３、レシーバ３から供給された液相冷媒を減圧する減圧器４、及び減圧された低圧・低温冷媒と室内に吹き出す空気と熱交換して液相冷媒を蒸発させる室内熱交換器をなす蒸発器５等からなるものである。
【００２６】
図２は本実施形態に係る可変容量型の斜板型圧縮機１の断面図であり、この圧縮機１は、周知のごとく、斜板室（クランクケース）１ｂ内の圧力を制御することにより斜板１ａの傾斜角、つまりピストン１ｃの行程を変化させて吐出容量を変化させることができる圧縮機である。
【００２７】
具体的には、圧縮機１の吸入側と斜板室１ｂとをオリフィスやキャピラリーチューブ等の所定の圧力損失を発生させる絞り（図示せず。）を介して常に連通させるとともに、圧縮機１の吐出側と斜板室１ｂとを連通させる圧力導入通路（図示せず。）の連通状態を制御する圧力制御弁６を設け、吐出容量を増大させる場合には、圧力導入通路を絞る又は閉じることにより斜板室１ｂ内の圧力を低下させ、吐出容量を減少させるときには、斜板室１ｂ内の圧力を上昇させる。
【００２８】
なお、圧力制御弁６は、図１に示すように、電子制御装置（ＥＣＵ）７により制御されており、このＥＣＵ７は蒸発器５内の圧力（蒸発温度）又は蒸発器５を通過した直後の空気温度が所定値となるように圧力制御弁６をデューティ制御する。
【００２９】
因みに、ＥＣＵ７には、外気温度センサ、内気温度センサ及び蒸発器５を通過した直後の空気温度を検出エバ後センサ等の空調センサ７ａの検出信号、及び乗員が操作設定する操作パネル７ｂの設定値が入力されている。
【００３０】
また、圧縮機１は、走行用駆動源をなす内燃機関、つまりエンジン８から動力の供給を受けて稼動するもので、Ｖベルト及びプーリ９を介してエンジン１の始動・停止に機械的に連動して稼動する。
【００３１】
つまり、圧縮機１は、エンジン８の始動とともに稼動し始め、エンジン８の停止とともに停止する。したがって、操作パネル７ｂに設けられた空調装置の始動スイッチ（Ａ／Ｃスイッチ）を遮断した場合であっても、エンジン８が稼動している間は、斜板１ａやラグプレート１ｄ（図２参照）等は回転し続ける。
【００３２】
次に、本実施形態の特徴的作動制御及びその効果を述べる。
【００３３】
圧縮機１は、エンジン８が始動すると同時に稼動し始める。そして、Ａ／Ｃスイッチが投入されたとき、又は空調装置を自動制御にて運転させる自動スイッチ（ＡＵＴＯスイッチ）が投入されたときには、蒸発器５内の圧力（蒸発温度）又は蒸発器５を通過した直後の空気温度が所定値となるように圧力制御弁６を作動させて冷媒を循環させる。
【００３４】
また、Ａ／Ｃスイッチが遮断されたとき、又は空調装置の送風機を停止させて空調装置を停止させるときには、図３のＳ１０〜Ｓ４０及び図４に示すように、吐出容量が中間容量となる電気信号αを圧力制御弁６に通電するとともに、中間容量での運転を所定時間維持した後、最小容量となる電気信号を発する。
【００３５】
なお、本実施形態では、圧力制御弁６への通電を停止したときに圧力制御弁６が全開となるように設定されているため、本実施形態では、最小容量となる電気信号を発するとは、圧力制御弁６への通電を停止することを意味する。
【００３６】
ここで、中間容量とは、大容量と小容量との間の容量、具体的には、最大容量と最小容量との間の容量である。
【００３７】
これにより、中間容量運転時に、新たに斜板室１ｂ内に漏れ出る冷凍機油の量を大幅に減少させつつ、斜板室１ｂ内の圧力と吸入側との圧力差が過度に小さくなることを抑制できるので、大容量運転時に斜板室１ｂ内に溜まった冷凍機油を吸入側に排出することができる。
【００３８】
したがって、小容量運転に移行したときに、斜板室１ｂ内に大量の冷凍機油が残存してしまうことを防止できるので、大容量運転時から小容量運転時に移行したときに、圧縮機１の消費動力を増大してしまうこと、及び圧縮機１の摺動部が焼き付いてしまうことを防止できる。
【００３９】
なお、上述の説明からも明らかなように、求められる中間容量とは、斜板室１ｂ内に漏れ出る冷凍機油量が少ない、つまり圧縮室と斜板室１ｂとの圧力差が比較的に小さく、かつ、斜板室１ｂ内の圧力と吸入側との圧力差が大容量運転時に斜板室１ｂ内に溜まった冷凍機油を十分に排出することができる程度であることが望ましい。そこで、本実施形態では、最大容量の約１０％〜約９０％を中間容量としている。
【００４０】
また、中間容量にて運転する時間（以下、中間容量運転時間と呼ぶ。）は、少なくとも斜板室１ｂ内に溜まった冷凍機油を十分に排出することができる程度の時間が必要であることは勿論のこと、過度に中間容量運転時間を長くすると、蒸発器５にて必要以上の冷凍能力が発生するので、中間容量運転時間は蒸発器５の表面に霜が発生しない程度の時間とすることが望ましい。
【００４１】
なお、エバ後センサの検出温度により蒸発器５が凍結（フロスト）したものと判定されたときには、図５に示すように、中間容量運転時間が経過する前であっても圧力制御弁６への通電を停止することが望ましい。
【００４２】
（第２実施形態）
第１実施形態では、吐出容量を最小として蒸気圧縮式冷凍機（空調装置）を停止させるときには必ず中間容量運転を実行したが、斜板室１ｂ内に冷凍機油が溜まり易いのは、吐出容量が最大容量の約１０％〜約９０％以上で運転しているときである。
【００４３】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、Ｓ２０前に圧力制御弁６への通電デューティ比が中間容量相当の通電デューティ比β以上であるか否かを判定する制御ステップ（Ｓ１５）を設け、Ａ／Ｃスイッチが遮断されたとき、又は空調装置の送風機を停止させて空調装置を停止させる時の通電デューティ比β以上の場合は中間容量運転を実施した後、吐出容量を最小とし、Ａ／Ｃスイッチが遮断されたとき、又は空調装置の送風機を停止させて空調装置を停止させる時の通電デューティ比β未満の場合には、中間容量運転を実施することなく吐出容量を最小とするものである。
【００４４】
（第３実施形態）
本実施形態は、第２実施形態の変形例である。具体的には、外気温度が高く空調負荷が大きいほど、吐出容量が大きくなることから、本実施形態では、図７に示すように、外気温度が所定温度以上であるときに、圧力制御弁６への通電デューティ比が中間容量相当の通電デューティ比β以上であるものと判定している。
【００４５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、中間容量運転中の吐出容量は一定であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、図８〜１０に示すように、中間容量運転中の時間経過に応じて吐出容量を低下させてもよい。
【００４６】
なお、図８は中間容量運転中の時間経過に応じて吐出容量を段階的に減少させる例であり、図９は中間容量運転中の時間経過に応じて吐出容量を連続的に減少させる例であり、図１０は吐出容量を段階的に減少させる場合と吐出容量を連続的に減少させる場合とを組み合わせたものである。
【００４７】
また、上述の実施形態では、中間容量運転は固定値であったが、例えばエバ後センサの検出温度により蒸発器５が凍結（フロスト）まで中間容量運転をする等のように空調負荷に応じて変化させてもよい。
【００４８】
また、中間容量運転中の中間容量を、例えば外気温度等の空調負荷に応じて変化させてもよい。
【００４９】
また、上述の実施形態では、圧縮機１の吸入側と斜板室１ｂとを絞りを介して常時連通させ、圧縮機１の吐出側と斜板室１ｂとの連通状態を制御する圧力制御弁６にて制御することにより斜板室１ｂ内の圧力を制御したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば圧縮機１の吸入側と斜板室１ｂととの連通状態を圧力制御弁にて制御し、圧縮機１の吐出側と斜板室１ｂとを絞りを介して常時連通させてもよい。
【００５０】
また、上述の実施形態では、吐出容量を最小として蒸気圧縮式冷凍機（空調装置）を停止させるときに中間容量運転を実施したが、本発明はこれに限定されるものではなく、大容量から小容量に吐出容量を減少させるときに中間容量運転を実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用空調装置（蒸気圧縮式冷凍機）の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る可変容量型の斜板型圧縮機の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る圧縮装置の制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る圧縮装置の制御を示す特性図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る圧縮装置の制御を示す特性図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る圧縮装置の制御を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態に係る圧縮装置の制御を示すフローチャートである。
【図８】本発明のその他の実施形態に係る圧縮装置の制御を示す特性図である。
【図９】本発明のその他の実施形態に係る圧縮装置の制御を示す特性図である。
【図１０】本発明のその他の実施形態に係る圧縮装置の制御を示す特性図である。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…放熱器、３…レシーバ、４…減圧器、５…蒸発器、
６…圧力制御弁、７…電子制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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