(57)【要約】【課題】機械式制御弁装置を用いて冷媒の吐出量を変化させる場合に、より一層の省エネルギー化を図りながら、内部の潤滑が行えるようにする。【解決手段】可変容量圧縮機１には、吸入室Ｐｓとクランク室Ｐｃとを連通させる吸入室連通路６２と、吐出室Ｐｄ２とクランク室Ｐｃとを連通させる吐出室連通路６３と、吸入室Ｐｓに吸入される冷媒圧力を感知し、吸入室連通路６２及び吐出室連通路６３の開度をそれぞれ変更することによってクランク室Ｐｃ内の圧力を変化させる機械式制御弁装置３０と、ピストン２３のストロークする圧力状態にあるときに吐出室Ｐｄ２と吸入室Ｐｓとの連通を遮断する一方、ピストン２３のストローク量を最小とする圧力状態にあるときに吐出室Ｐｄ２と吸入室Ｐｓとを連通させるソレノイド装置３１とが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸入する吸入室と、冷媒を該吸入室から吸い込んで圧縮する圧縮室と、該圧縮室で圧縮された冷媒が吐出される吐出室と、クランク室とが区画形成されたケーシングと、
上記圧縮室内に収容されたピストンと、
上記ケーシング内に配設され、外部駆動源によって回転駆動される駆動軸と、
上記駆動軸の回転運動を往復運動に変換して上記ピストンに伝達するピストン駆動機構とを備え、
上記ピストン駆動機構は、上記クランク室に配設され、該クランク室内の圧力と上記圧縮室内の圧力との差に応じて上記ピストンのストローク量を変化させるように構成された可変容量圧縮機において、
上記吸入室と上記クランク室とを連通させる吸入室連通路と、
上記吐出室と上記クランク室とを連通させる吐出室連通路と、
上記吸入室に吸入される冷媒圧力を感知し、上記吸入室連通路及び上記吐出室連通路の開度をそれぞれ変更することによって上記クランク室内及び上記圧縮室の圧力差を変化させる機械式制御弁装置と、
上記クランク室及び上記圧縮室の圧力状態が上記ピストンのストローク量を最小とする圧力状態にあるときに上記吐出室と上記吸入室とを連通させる一方、上記クランク室及び上記圧縮室の圧力状態が上記ピストンのストローク量が最小のときよりも大きなストローク量となる圧力状態にあるときに上記吐出室と上記吸入室との連通を遮断する連通装置とが設けられていることを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の可変容量圧縮機において、
上記連通装置は、上記クランク室及び上記圧縮室の圧力状態が上記ピストンのストローク量を最小とする圧力状態にあるときに、上記機械式制御弁装置を変位させることによって上記吸入室連通路と上記吐出室連通路とを連通させるように構成されていることを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項３】
請求項２に記載の可変容量圧縮機において、
上記連通装置は、ソレノイド駆動装置を備え、上記機械式制御弁装置の位置を、上記クランク室及び上記圧縮室の圧力に応じて該クランク室の圧力を変化させる通常制御位置と、上記吸入室連通路と上記吐出室連通路とを連通させる最小ストローク位置とに切り替えるように構成されていることを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項４】
請求項２または３に記載の可変容量圧縮機において、
上記連通装置は、上記機械式制御弁装置を、上記吐出室連通路を閉じる第１の通常制御位置と、上記吸入室連通路及び上記吐出室連通路を開く第２の通常制御位置とに変更するように構成されていることを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項５】
請求項１に記載の可変容量圧縮機において、
上記ケーシングには、上記吸入室及び上記吐出室を連通させる連通孔が形成され、
上記連通装置は、上記連通孔を開閉する弁と、該弁を駆動して上記連通孔を閉状態と開状態とに切り替える弁体駆動装置とを備えていることを特徴とする可変容量圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両用空調装置に使用される可変容量圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用空調装置の冷凍サイクルを構成する圧縮機は、車両のエンジンによって駆動されている。すなわち、エンジンのクランクシャフトに固定された駆動プーリと圧縮機の従動プーリとにベルトが巻き掛けられ、エンジンの動力がベルトによって従動プーリに常時伝達されるようになっている。特許文献１では、従動プーリと圧縮機の駆動軸との間に電磁クラッチ機構が設けられており、この電磁クラッチ機構を断続動作させることによって必要時にのみ圧縮機を作動させるようにしている。
【０００３】
また、例えば、特許文献２に開示されているように、圧縮機内部のピストンのストローク量を変化させることによって吐出量を連続的に変化させるように構成された、いわゆる可変容量圧縮機も知られている。
【０００４】
可変容量圧縮機の能力制御（吐出量制御）を行う方式としては、内部可変式と外部可変式とがある。内部可変式とは、車室内の熱負荷に応じて変化する冷媒の吸入側の圧力を機械式制御弁装置によって感知し、この機械式制御弁装置によってピストンのストローク量を変化させる方式である。外部可変式とは、例えば特許文献３に開示されているように外部信号に基づいて電気式制御弁装置を制御して適切な吐出量となるように制御する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１１２４４２号公報
【特許文献２】特開２００９−２９３４７９号公報
【特許文献３】特開２０１１−８０４７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１のように電磁クラッチ機構を設けると、圧縮機のＯＮとＯＦＦの２通りの状態しか選択できないため、余剰能力を抑えた効率的な運転は難しく、また、電磁クラッチ機構を励磁する際に多くの電力を消費してしまうので、省エネルギーの面で不利である。
【０００７】
また、圧縮機のＯＮ及びＯＦＦを繰り返すと蒸発器の表面温度が変化しやすく、これによって車室へ供給する空調風の温度変化を招くことになる。また、電磁クラッチ機構の断続動作時にはトルク変動が起こって衝動の発生懸念がある。さらに、電磁クラッチ機構は重く、圧縮機の重量増を招く。
【０００８】
そこで、特許文献３のように、電磁クラッチ機構の無い外部可変式の可変容量圧縮機を用いることが考えられる。ところが、外部可変式の場合、電気制御弁装置を制御する制御ソフトウェアの開発が必要であり、開発工数の増大を招く。よって、車両全体としてみたときのコスト高を招く。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機械式制御弁装置を用いて冷媒の吐出量を変化させる場合に、より一層の省エネルギー化を図りながら、圧縮機内部の潤滑が行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、吐出室と吸入室とを連通させることによって圧縮機の内部における潤滑油の循環を可能にした。
【００１１】
第１の発明は、冷媒を吸入する吸入室と、冷媒を該吸入室から吸い込んで圧縮する圧縮室と、該圧縮室で圧縮された冷媒が吐出される吐出室と、クランク室とが区画形成されたケーシングと、
上記圧縮室内に収容されたピストンと、
上記ケーシング内に配設され、外部駆動源によって回転駆動される駆動軸と、
上記駆動軸の回転運動を往復運動に変換して上記ピストンに伝達するピストン駆動機構とを備え、
上記ピストン駆動機構は、上記クランク室に配設され、該クランク室内の圧力と上記圧縮室内の圧力との差に応じて上記ピストンのストローク量を変化させるように構成された可変容量圧縮機において、
上記吸入室と上記クランク室とを連通させる吸入室連通路と、
上記吐出室と上記クランク室とを連通させる吐出室連通路と、
上記吸入室に吸入される冷媒圧力を感知し、上記吸入室連通路及び上記吐出室連通路の開度をそれぞれ変更することによって上記クランク室内及び上記圧縮室の圧力差を変化させる機械式制御弁装置と、
上記クランク室及び上記圧縮室の圧力状態が上記ピストンのストローク量を最小とする圧力状態にあるときに上記吐出室と上記吸入室とを連通させる一方、上記クランク室及び上記圧縮室の圧力状態が上記ピストンのストローク量が最小のときよりも大きなストローク量となる圧力状態にあるときに上記吐出室と上記吸入室との連通を遮断する連通装置とが設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
この構成によれば、吸入室の冷媒圧力を感知する機械式制御弁装置によってピストンのストローク量を変化させることが可能になるので、電磁クラッチ機構は不要になるとともに、従来の電気式制御弁装置のような制御ソフトウェアの開発は不要になる。
【００１３】
そして、ピストンのストローク量が最小、即ち、冷媒の高圧側と低圧側の圧力差が十分に小さいときに、連通装置によって吐出室と吸入室とが連通するので、潤滑油は、吐出室から吸入室に流通可能となり、ピストンやピストン駆動機構の潤滑を行うことが可能になる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、
上記連通装置は、ソレノイド駆動装置を備え、上記機械式制御弁装置の位置を、上記クランク室及び上記圧縮室の圧力に応じて該クランク室の圧力を変化させる通常制御位置と、上記吸入室連通路と上記吐出室連通路とを連通させる最小ストローク位置とに切り替えるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
この構成によれば、吸入室連通路及び吐出室連通路の開閉を行っている機械式制御弁装置自体を変位させることで、吸入室連通路と吐出室連通路とを連通させ、これによって吐出室と吸入室との連通が可能となる。
【００１６】
第３の発明は、第２の発明において、
上記連通装置は、ソレノイド駆動装置を備え、上記機械式制御弁装置の位置を、上記クランク室及び上記圧縮室の圧力に応じて該クランク室の圧力を変化させる通常制御位置と、上記吸入室連通路と上記吐出室連通路とを連通させる最小ストローク位置とに切り替えるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
この構成によれば、機械式制御弁装置の位置を通常制御位置と最小ストローク位置とに確実に切り替えることが可能になる。
【００１８】
第４の発明は、第２または３の発明において、
上記連通装置は、上記機械式制御弁装置を、上記吐出室連通路を閉じる第１の通常制御位置と、上記吸入室連通路及び上記吐出室連通路を開く第２の通常制御位置とに変更するように構成されていうことを特徴とするものである。
【００１９】
この構成によれば、連通装置を用いて機械式制御弁装置を２通りの通常制御位置に変位させることが可能になる。これにより、例えば蒸発器の温度状態が一般の冷房時よりも若干高めとなるようにピストンのストローク量を少なくする制御を行うことも可能になる。
【００２０】
第５の発明は、第１の発明において、
上記ケーシングには、上記吸入室及び上記吐出室を連通させる連通孔が形成され、
上記連通装置は、上記連通孔を開閉する弁と、該弁を駆動して上記連通孔を閉状態と開状態とに切り替える弁体駆動装置とを備えていることを特徴とするものである。
【００２１】
この構成によれば、連通孔を弁で開閉することで、吐出室と吸入室とを任意のタイミングで連通させることが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
第１の発明によれば、機械式制御弁装置を用いた可変容量圧縮機とすることで開発工数の削減による低コスト化を図ることができ、しかも、ピストンのストローク量が最小のときに吐出室と吸入室とを連通させてピストンやピストン駆動機構の潤滑を行うことができるのでより一層の省エネルギー化を図ることができる。また、電磁クラッチ機構を省略できることから軽量化を図ることができ、さらに、空調風の温度変化を抑制できるとともに、動作時の衝動も起こらないので乗員の快適性も向上できる。
【００２３】
第２の発明によれば、機械式制御弁装置を変位させて吸入室連通路及び吐出室連通路の開閉を行うようにしたので、吸入室と吐出室との連通構造を持った圧縮機をシンプルに構成することができる。
【００２４】
第３の発明によれば、ソレノイド駆動装置を用いて機械式制御弁装置の位置を通常制御位置と最小ストローク位置とに確実に切り替えることができ、ピストンのストローク量が最小のときに潤滑を確実に行うことができる。
【００２５】
第４の発明によれば、連通装置を用いて機械式制御弁装置を２通りの通常制御位置に変位させることができるので、例えば蒸発器の温度状態が通常状態よりも若干高めとなるようにすることで、外部駆動源の消費エネルギを抑制して経済運転を行うこともできる。
【００２６】
第５の発明によれば、ケーシングの連通孔を任意のタイミングで開閉することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】熱負荷が高いときの可変容量圧縮機の断面図である。
【図２】熱負荷が低いときの図１相当図である。
【図３】ピストンのストロークが最小のときの図１相当図である。
【図４】実施形態２にかかる図１相当図である。
【図５】実施形態２にかかる図３相当図である。
【図６】実施形態２にかかり、エコモードにあるときの図１相当図である。
【図７】実施形態３にかかる図１相当図である。
【図８】実施形態３にかかる図３相当図である。
【図９】実施形態４にかかる図１相当図である。
【図１０】実施形態４にかかる図３相当図である。
【図１１】実施形態４にかかり、エコモードにあるときの図１相当図である。
【図１２】実施形態５にかかる図１相当図である。
【図１３】実施形態５にかかる図３相当図である。
【図１４】実施形態５にかかり、エコモードにあるときの図１相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２９】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１にかかる可変容量圧縮機１を示すものである。この可変容量圧縮機１は、車両用空調装置の冷凍サイクルの一要素を構成するものであり、蒸発器と凝縮器との間に配設される。
【００３０】
可変容量圧縮機１は、制御装置１０と圧縮機本体２０とを備えている。圧縮機本体２０は、ケーシング２１と、駆動軸２２と、複数のピストン２３，２３と、駆動軸２２の回転運動を往復運動に変換してピストン２３，２３に伝達するピストン駆動機構２６と、機械式制御弁装置３０と、ソレノイド駆動装置（連通装置）３１とを備えている。
【００３１】
ケーシング２１は略筒状に形成されている。駆動軸２２は、ケーシング２１の中心線方向に延びる姿勢とされて該ケーシング２１に収容されている。駆動軸２２は、図示は省略するが軸受部材によってケーシング２１に対し回転可能に支持されている。駆動軸２２の一端部は、ケーシング２１の中心線方向一側（図１の左側）の端壁部を貫通して外部へ突出している。駆動軸２２の一端部には、プーリ３５が固定されている。プーリ３５と駆動軸２２との間には電磁クラッチ機構がなく、両者は直結されている。プーリ３５には、図示しないがエンジン（外部駆動源）のクランクシャフトに固定されたエンジン側プーリの回転力がベルトを介して伝達されるようになっている。従って、エンジンの運転中は、駆動軸２２が常時回転することになる。
【００３２】
ケーシング２１の内部には、吸入室Ｐｓと、吐出室Ｐｄと、圧縮室Ｐａ，Ｐａと、クランク室Ｐｃとが区画形成されている。吸入室Ｐｓ及び吐出室Ｐｄは、ケーシング２１の内部の中心線方向他端側（図１の右側）に位置しており、中心線の周方向に並ぶように配置されている。圧縮室Ｐａは、吸入室Ｐｓ及び吐出室Ｐｄの中心線方向一側に隣接するように位置しており、圧縮室Ｐａと、吸入室Ｐｓ及び吐出室Ｐｄとの間には、区画部４０が設けられている。圧縮室Ｐａは駆動軸２２の周りに複数設けられており、互いに連通しないように区画されている。クランク室Ｐｃは、圧縮室Ｐａの中心線方向一側に隣接するように位置している。
【００３３】
ピストン２３は、各圧縮室Ｐａ内に収容されている。各ピストン２３は、圧縮室Ｐａ内面を摺動しながら駆動軸２２の中心線方向に往復動可能となっている。ピストン２３の基端部には、ピストン駆動機構２６に係合する凹部２３ａが形成されている。
【００３４】
ピストン駆動機構２６は、例えば、特開２００９−２９３４７９号公報に開示されている機構を使用することができる。この実施形態では、ピストン駆動機構２６は、クランク室Ｐｃに収容されており、駆動軸２２に固定されて該駆動軸２２と一体となって回転するロータ４４と、駆動軸２２が貫通する斜板４５と、斜板４５に固定されたボス４６と、斜板４５を付勢するコイルばね４７とを備えている。
【００３５】
ロータ４４は、円板状に形成されている。ロータ４４の側面には突出板４４ａが固定されている。突出板４４ａには、ボス４６から延びるアーム４６ａがピン４８を介して揺動自在に連結されている。ピン４８は、突出板４４ａに形成された溝４４ｂ（図３に示す）に挿入されている。溝４４ｂは、斜板４５の駆動軸２２に対する傾斜角度を変化させたときにピン４８が描く軌道に沿うように延びており、従って、溝４４ｂの形成によって斜板４５の傾斜が許容されることになる。また、駆動軸２２の回転力はロータ４４及びボス４６を介して斜板４５に伝達される。
【００３６】
コイルばね４７は、ボス４６よりも駆動軸２２の中心線方向一側において該駆動軸２２と同軸上に配置されている。このコイルばね４７の一端部はロータ４４の側面に接し、他端はボス４６の側面に接している。コイルばね４７の付勢力は、斜板４５を駆動軸２２の中心線方向他側に向けて付勢して斜板４５が駆動軸２２の中心線と直交する姿勢（図３に示す）となるように作用する。斜板４５と駆動軸２２の中心線とが直交に近い状態が、斜板４５の傾斜角度がゼロに近い状態であり、最小ストローク量となる。
【００３７】
斜板４５の両側面の外周部には、外面が円弧面からなる一対のシュー５０，５０が固定されている。シュー５０，５０は各ピストン２３の凹部２３ａ内に挿入されて該凹部２３ａの内面に摺接するようになっている。斜板４５が駆動軸２２に対し傾斜した状態（図１及び図２に示す）で回転すると、各ピストン２３が往復動し、斜板４５の傾斜角度の変化によって各ピストン２３のストローク量が変化するようになっている。
【００３８】
クランク室Ｐｃの圧力を圧縮室Ｐａの圧力よりも低め、その差圧が所定以上になると、傾斜角度が最小であった斜板４５（図３に示す）がコイルばね４７の付勢力に抗して駆動軸２２に対し傾斜していく（図１及び図２に示す）。クランク室Ｐｃと圧縮室Ｐａとの差圧を変化させることで斜板４５の傾斜角度を無段階に変化させることが可能である。この差圧は、後述するが、吸入室Ｐｓ内の冷媒の圧力によって生じさせる。
【００３９】
ケーシング２１の区画部４０には、吸入室Ｐｓに対応する部位に吸入孔４０ａが吸入室Ｐｓと圧縮室Ｐａとを連通させるように形成されている。区画部４０の圧縮室Ｐａ側には、吸入側逆止弁５１が設けられている。吸入側逆止弁５１は、吸入室４０ａから圧縮室Ｐａに吸入された冷媒が吸入室Ｐｓに逆流するのを防止するためのものである。
【００４０】
また、ケーシング２１の区画部４０には、吐出室Ｐｄに対応する部位に吐出孔４０ｂが吐出室Ｐｄと圧縮室Ｐａとを連通させるように形成されている。区画部４０の吐出室Ｐｄ側には、吐出側逆止弁５２が設けられている。吐出側逆止弁５２は、圧縮室Ｐａから吐出室Ｐｄに吐出された冷媒が圧縮室Ｐａに逆流するのを防止するためのものである。
【００４１】
尚、各図において、吸入孔４０ａ、吐出孔４０ｂ、吸入側逆止弁５１及び吐出側逆止弁５２は１つしか示していないが、各圧縮室Ｐａに対応して吸入孔４０ａ、吐出孔４０ｂ、吸入側逆止弁５１及び吐出側逆止弁５２が設けられている。
【００４２】
また、ケーシング２１の吐出室Ｐｄには、下流側逆止弁５４が設けられている。下流側逆止弁５４により、吐出室Ｐｄは下流側の第１吐出室Ｐｄ１と上流側の第２吐出室Ｐｄ２とに区画されている。下流側逆止弁５４は、圧縮機１の吐出側からの冷媒の吸い込みを防止するためのものであり、第１吐出室Ｐｄ１と第２吐出室Ｐｄ２との間の通路５５を開閉する閉塞部材５４ａと、閉塞部材５４ａを通路５５の閉塞方向に付勢するばね５４ｂとを備えている。
【００４３】
ばね５４ｂによる付勢力は、ピストン２３のストローク量が最小のときに閉塞部材５４ａにより通路５５を閉塞し、かつ、最小ストローク量よりも大きなストローク量になったときに開くように設定されている。
【００４４】
また、区画部４０のクランク室Ｐｃ側の面には、中央部近傍に筒状部５８が設けられている。駆動軸２２の他端部は、筒状部５８の内孔に挿入された状態で回転可能に支持されている。この筒状部５８によって複数の圧縮室Ｐａの区画が可能となっている。
【００４５】
ケーシング２１には、吸入室Ｐｓと吐出室Ｐｄとを区画するための第１区画壁６０及び第２区画壁６１が設けられている。第１区画壁６０は吸入室Ｐｓ側に配置され、第２区画壁６１は吐出室Ｐｄ側に配置されている。
【００４６】
区画部４０の中央部には、貫通孔４０ｃが形成されている。この貫通孔４０ｃは、第１区画壁６０と第２区画壁６１との間の空間Ｒと、筒状部５８の内孔とに連通している。
【００４７】
筒状部５８には、空間Ｒをクランク室Ｐｃに連通させるための連通孔２１ａが形成されている。
【００４８】
第１区画壁６０には、吸入室Ｐｓとクランク室Ｐｃとを連通させるための吸入室連通路６２が第１区画壁６０を貫通するように形成されている。この吸入室連通路６２は第１区画壁６０と第２区画壁６１との間の空間Ｒと駆動軸２２の連通孔２２ａとを介してクランク室Ｐｃに連通する。
【００４９】
また、第２区画壁６１には、第２吐出室Ｐｄ２とクランク室Ｐｃとを連通させる吐出室連通路６３が第２区画壁６１を貫通するように形成されている。吐出室連通路６３と吸入室連通路６２とは、区画壁６０，６１の貫通方向に沿ってみたとき、互いに重複するように配置されている。また、吐出室連通路６３は第１区画壁６０と第２区画壁６１との間の空間Ｒと駆動軸２２の連通孔２２ａとを介してクランク室Ｐｃに連通する。
【００５０】
吸入室Ｐｓには、上記機械式制御弁装置３０が配設されている。機械式制御弁装置３０は、吸入室Ｐｓに吸入される冷媒圧力を感知し、吸入室連通路６２及び吐出室連通路６３の開度をそれぞれ変更することによってクランク室Ｐｃ内の圧力を変化させるものであり、制御ソフトウェアによらず、冷媒圧力によって動作する。
【００５１】
すなわち、機械式制御弁装置３０は、ケーシング２１の内壁に支持される基部３０ａと、基部３０ａに固定されたベローズ３０ｂと、ベローズ３０ｂの基部３０ａと反対側の端部に固定された弁棒３０ｃと、弁棒３０ｃに形成された吸入側弁体３０ｄ及び吐出側弁体３０ｅを備えている。
【００５２】
ベローズ３０ｂは、吸入室Ｐｓ内の圧力がベローズ３０ｂ内の圧力よりも低いと膨張して図２に示すように上方向に延び、一方、吸入室Ｐｓ内の圧力とベローズ３０ｂ内の圧力とが均衡すると元の形状に復元する。反対に、吸入室Ｐｓ内の圧力がベローズ３０ｂ内の圧力よりも高いと下方向に縮む。
【００５３】
弁棒３０ｃは吸入室Ｐｓから吸入室連通路６２及び吐出室連通路６３を通って第１吐出室Ｐｄ１に臨むまで真っ直ぐに延びている。
【００５４】
吐出側弁体３０ｅは、弁棒３０ｃの先端部において第２吐出室Ｐｄ２内に位置付けられている。吐出側弁体３０ｅは、吐出室連通路６３における第２吐出室Ｐｄ２側の開口周縁に対し、第２吐出室Ｐｄ２側から接触することによって吐出室連通路６３を閉塞し、該開口周縁から離れることによって吐出室連通路６３を開放する。吐出側弁体３０ｅと吐出室連通路６３の開口周縁との離間距離によって吐出室連通路６３の開度が変更される。
【００５５】
吸入側弁体３０ｄは、弁棒３０ｃの吐出側弁体３０ｅよりも基端寄りにおいて吸入室Ｐｓ内に位置付けられている。吸入側弁体３０ｄは、吸入室連通路６２における吸入室Ｐｓ側の開口周縁に対し、吸入室Ｐｓ側から接触することによって吸入室連通路６２を閉塞し、該開口周縁から離れることによって吸入室連通路６２を開放する。吸入側弁体３０ｄと吸入室連通路６２の開口周縁との離間距離によって吸入室連通路６２の開度が変更される。
【００５６】
吸入側弁体３０ｄ及び吐出側弁体３０ｅの相対位置関係は、図１に示す吸入側弁体３０ｄが吸入室連通路６２を開放したときに吐出側弁体３０ｅが吐出室連通路６３を閉塞し、かつ、図２に示す吸入側弁体３０ｄが吸入室連通路６２を閉塞したときに、吐出側弁体３０ｅが吐出室連通路６３を開放するように設定されている。
【００５７】
ベローズ３０ｂの構成によって吸入側弁体３０ｄ及び吐出側弁体３０ｅの移動タイミングを設定することが可能である。この実施形態では、次のように設定している。夏場のように強冷房が行われていて車室内での熱負荷が高いと蒸発器通過直後の冷媒の温度が高く、冷媒の圧力も高くなる。この場合、吸入室Ｐｓ内の冷媒の圧力が高くなる。このような熱負荷の高い場合には、ベローズ３０ｂが大きく縮むようになっている。これにより、吸入側弁体３０ｄ及び吐出側弁体３０ｅが下に移動し、吸入室連通路６２が開放され、吐出室連通路６３が閉塞される。
【００５８】
一方、弱冷房時のように車室内での熱負荷が低いと蒸発器通過直後の冷媒の温度が低く、冷媒の圧力も低くなる。この場合、吸入室Ｐｓ内の冷媒の圧力が、上記した強冷房時に比べて低くなる。このような熱負荷の低い場合には、ベローズ３０ｂが膨張するようになっている。これにより、吸入側弁体３０ｄ及び吐出側弁体３０ｅが上に移動し、吸入室連通路６２が閉塞され、吐出室連通路６３が開放される。
【００５９】
上記強冷房と弱冷房の間にあるときには、吸入室Ｐｓ内の冷媒の圧力が強冷房時と弱冷房時との中間の圧力となる。この場合には、ベローズ３０ｂの膨張度合いが弱冷房時よりも低くなり、吸入室連通路６２及び吐出室連通路６３の両方が一部開かれる。
【００６０】
上記ソレノイド駆動装置３１は、ケーシング２１の吸入室Ｐｓ内面に固定された電磁コイル３１ａと、機械式制御弁装置３０の基部３０ａに固定された磁性体３１ｂとを備えており、機械式制御弁装置３０の位置を切り替えるためのものである。電磁コイル３１ａは制御装置１０によって制御されるようになっている。磁性体３０ｂは、電磁コイル３１ａに電圧が印加されない状態では図１に示すようにケーシング２１に形成された凹部内に位置している。このときの機械式制御弁装置３０の位置は、ピストン２３のストローク量が最小ストローク量以外のときに吐出量の変更を行う通常制御位置である。
【００６１】
電磁コイル３１ａに電圧を印加すると磁性体３１ｂには吸入室Ｐｓ内へ突出する方向の力が作用し、これによって図３に示すように機械式制御弁装置３０が上方に移動する。このときの機械式制御弁装置３０の位置は、ピストン２３のストローク量が最小のときの位置であり、最小ストローク位置である。ストローク量が最小のときには、同図に示すように、吸入室連通路６２及び吐出室連通路６３の両方を開放するように、最小ストローク位置が設定されている。
【００６２】
電磁コイル３１ａに電圧を印加するか否かは、制御装置１０が熱負荷を検出して行う。例えば空調装置がＯＦＦ状態のときには熱負荷がない状態であるとして電磁コイル３１ａに電圧を印加して機械式制御弁装置３０を最小ストローク位置にし、一方、乗員による室温設定が車室内温度よりも大幅に低い場合には熱負荷が高いとして電磁コイル３１ａに電圧を印加せずに機械式制御弁装置３０を通常制御位置にする。このように本実施形態にかかる制御装置１０は極めて簡単な制御ソフトウェアとすることができる。
【００６３】
次に、上記のように構成された可変容量圧縮機１の動作について説明する。
【００６４】
車室の熱負荷が高い場合には、図１に示すように、機械式制御弁装置３０の位置は通常制御位置である。また、吸入室Ｐｓ内の冷媒の圧力がベローズ３０ｂ内の圧力よりも高いので、機械式制御弁装置３０のベローズ３０ｂが大きく縮み、吸入室連通路６２が開放され、吐出室連通路６３が閉塞される。これにより、冷媒がクランク室Ｐｃから連通孔２１ａを通り、貫通孔４０ｃ、空間Ｒ、吸入室連通路６２を経て吸入室Ｐｓに流入し、よって、斜板４５が大きく傾斜する。この状態で駆動軸２２が回転すると、斜板４５が大きく傾斜した状態で回転することになるので、各ピストン２３のストローク量が大きくなる。従って、多量の冷媒が吸入室Ｐｓから吸入孔４０ａを通って圧縮室Ｐａに吸入されて圧縮された後、吐出孔４０ｂを通って第２吐出室Ｐｄ２に流出する。第２吐出室Ｐｄ２に流出した冷媒は、通路５５を通り、その圧力によって下流側逆止弁５４を開いて第１吐出室Ｐｄ１を経て外部に吐出される。この熱負荷が高い場合には、ピストン２３のストローク量が大きい分、吐出量が増大する。
【００６５】
車室の熱負荷が上記した場合よりも低くなると、吸入室Ｐｓ内の冷媒の圧力が低くなるので、機械式制御弁装置３０のベローズ３０ｂが膨らみ、吸入室連通路６２が閉塞され、吐出室連通路６３が開放される。このとき、クランク室Ｐｃ内の冷媒の圧力は熱負荷が高い場合に比べて高くなるので、斜板４５の傾斜角度が小さくなる。これにより、ピストン２３のストローク量が小さくなるので、吐出量が減少する。熱負荷に応じて吸入室Ｐｓ内の冷媒の圧力が異なり、それに応じて斜板４５の傾斜角度が変化し、吐出量が変化する。
【００６６】
例えば空調装置がＯＦＦとされて車室の熱負荷が無い場合には、図３に示すように、制御装置１０がソレノイド装置３１の電磁コイル３０ａに電圧を印加して機械式制御弁装置３０を最小ストローク位置にする。最小ストローク位置では、機械式制御弁装置３０によって吸入室連通路６２及び吐出室連通路６３の両方が開放される。これにより、吸入室Ｐｓと第２吐出室Ｐｄ２とが連通するので、潤滑油の流通が可能となって循環が促進され、常時作動しているピストン２３やピストン駆動機構２６の潤滑を行うことが可能になる。
【００６７】
以上説明したように、この実施形態１にかかる可変容量圧縮機１においては、吸入室Ｐｓの冷媒圧力を感知する機械式制御弁装置３０によってピストン２３のストローク量を変化させることが可能になるので、電磁クラッチ機構は不要になるとともに、従来の電気式制御弁装置のような制御ソフトウェアの開発は不要になる。
【００６８】
電磁クラッチ機構が不要になることで、可変容量圧縮機１の軽量化を図ることができ、さらに、空調風の温度変化を抑制できるとともに、動作時の衝動も起こらないので乗員の快適性も向上できる。
【００６９】
そして、機械式制御弁装置３０を用いたことで開発工数の削減による低コスト化を図ることができ、しかも、ピストン２３のストローク量が最小のときにピストン２３やピストン駆動機構２６の潤滑を行うことができるのでより一層の省エネルギー化を図ることができる。
【００７０】
（実施形態２）
図４〜図６は、本発明の実施形態２にかかる可変容量圧縮機１を示すものである。実施形態２の可変容量圧縮機１は、機械式制御弁装置３０の位置を３通りに切り替えることができる点で実施形態１のものと異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分について詳細に説明する。
【００７１】
実施形態２のソレノイド装置７０は、第１電磁コイル７０ａ、第１磁性体７０ｂ、第２電磁コイル７０ｃ及び第２磁性体７０ｄを備えている。第１電磁コイル７０ａは、ケーシング２１の凹部の深い側に固定され、第２電磁コイル７０ｃは、ケーシング２１の凹部の浅い側に固定されている。第１磁性体７０ｂは、基部３０ａの端部に固定され、第２磁性体７０ｄは、基部３０ａのベローズ３０ｂに近い側に固定されている。このように電磁コイル及び磁性体を２組設けている。
【００７２】
制御装置１０は、第１電磁コイル７０ａ及び第２電磁コイル７０ｃに別々に電圧を印加することができるようになっている。
【００７３】
第１磁性体７０ｂ及び第２磁性体７０ｄは、第１電磁コイル７０ａ及び第２電磁コイル７０ｃに電圧が印加されない状態ではケーシング２１の凹部内に位置している。このときの機械式制御弁装置３０の位置は、図４に示すように、ピストン２３のストローク量が最小ストローク量以外のときに吐出量の変更を行うことが可能な第１の通常制御位置である。
【００７４】
また、第１電磁コイル７０ａに電圧が印加され、かつ、第２電磁コイル７０ｃに電圧が印加されない状態では、図６に示すように、第２磁性体７０ｄが吸入室Ｐｓ内へ突出し、第１磁性体７０ｂが凹部内に位置している。これにより、機械式制御弁装置３０は全体が上に移動することになるので、吸入側弁体３０ｄが吸入室連通路６２の開口周縁に接近する。従って、斜板４５の傾斜角度が小さくなってピストン２３のストローク量が小さくなる。この位置にあるときにも吐出量の変更を行うことはでき、第２の通常制御位置である。このようにピストン２３のストローク量を小さくすることで冷房能力は低下するが消費エネルギを低減することができるので、例えば、空調装置にエコモードを設ける場合には、機械式制御弁装置３０を第２の通常制御位置となるように制御すればよい。
【００７５】
尚、エコモードとは、弱めの冷房を行うモードのことであり、蒸発器の空気流れ下流側近傍における空気温度が、通常モード（冷房能力優先モード）では３℃であるところを、例えば１０℃となるようにするモードである。
【００７６】
第１電磁コイル７０ａ及び第２電磁コイル７０ｃに電圧を印加すると、機械式制御弁装置３０は、最小ストローク位置となり、吸入室連通路６２及び吐出室連通路６３の両方が開放される。これにより、ピストン２３やピストン駆動機構２６の潤滑が可能になる。
【００７７】
以上説明したように、この実施形態２にかかる可変容量圧縮機１は、実施形態１と同様に、機械式制御弁装置３０を用いたことで開発工数の削減による低コスト化を図ることができ、しかも、ピストン２３のストローク量が最小のときにピストン２３やピストン駆動機構２６の潤滑を行うことができるのでより一層の省エネルギー化を図ることができる。
【００７８】
また、例えば、蒸発器自体や、蒸発器の空気流れ下流側に蓄冷材を設けておき、車両の走行時に能力優先モードにして蓄冷材に蓄冷しておき、例えば車両が信号待ち等で停車したときにはエンジンのアイドリングを停止して蓄冷材を冷熱源として利用することで乗員が不快感を感じるのを抑制しながら、アイドリング停止時間を長く確保することができる。
【００７９】
また、エコモードを使用することで、車両が殆ど停止しない場合であっても、エンジンにかかる負荷を低減して省燃費化を実現できる。
【００８０】
（実施形態３）
図７及び図８は、本発明の実施形態３にかかる可変容量圧縮機１を示すものである。実施形態３の可変容量圧縮機１は、機械式制御弁装置３０を固定した点と、吸入室Ｐｓと第２吐出室Ｐｄ２とを連通させるための連通孔７３を設け、この連通孔７３を開閉するようにした点とで実施形態１のものと異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分について詳細に説明する。
【００８１】
すなわち、この実施形態３では、機械式制御弁装置３０の基部３０ａがケーシング２１の内面に直接固定されている。
【００８２】
また、ケーシング２１の中心線方向他側の端壁部には、第１区画壁６０及び第２区画壁６１の間の空間Ｒに連通する外部通路Ｓが設けられている。また、この端壁部には、外部通路Ｓに連通する連通孔７３が端壁部を貫通するように設けられている。さらに、端壁部には、連通孔７３を開閉するための弁７４と、弁７４を駆動するためのソレノイド装置７５とが設けられている。
【００８３】
弁７４は、連通孔７３の貫通方向に延びる弁棒７４ａと、弁棒７４ａの端部に固定された弁体７４ｂとを備えており、連通孔７３の貫通方向に移動可能となっている。弁体７４ｂは、第２吐出室Ｐａ２側に配置されている。
【００８４】
ソレノイド装置７５は、ケーシング２１の端壁部に固定された電磁コイル７５ａと、弁棒７４ａの他端部に固定された磁性体７５ｂとを備えている。電磁コイル７５ａは制御装置１０によって制御されるようになっている。磁性体７５ｂは、電磁コイル７５ａに電圧を印加すると図７に示すようにケーシング２１に形成された凹部内に位置し、このとき、連通孔７３が弁体７４ｂによって閉塞される。一方、電磁コイル７５ａに電圧が印加されないと図８に示すように弁体７４ｂが連通孔７３から第２吐出室Ｐｄ２側へ離れて連通孔７３が開放される。制御装置１０は、ピストン２３のストロークが最小以外のときには電磁コイル７５ａに電圧を印加し、最小のときには印加しないように構成されている。
【００８５】
これにより、ピストン２３のストロークが最小のときに、吸入室Ｐｓと第２吐出室Ｐｄ２とを連通させることができるので、潤滑油の行き来が可能となって循環が促進され、ピストン２３やピストン駆動機構２６の潤滑を行うことが可能になる。
【００８６】
以上説明したように、この実施形態３にかかる可変容量圧縮機１は、実施形態１と同様に、機械式制御弁装置３０を用いたことで開発工数の削減による低コスト化を図ることができ、しかも、ピストン２３のストローク量が最小のときにピストン２３やピストン駆動機構２６の潤滑を行うことができるのでより一層の省エネルギー化を図ることができる。
【００８７】
（実施形態４）
図９〜図１１は、本発明の実施形態３にかかる可変容量圧縮機１を示すものである。実施形態４の可変容量圧縮機１は、実施形態１の構成に実施形態３の構成を付加しており、いわゆるエコモードに対応することができるようになっている。
【００８８】
ピストン２３のストロークが最小以外の場合でエコモードのときには、図１１に示すように、機械式制御弁装置３０をソレノイド駆動装置３１により上方に移動させ、吸入側弁体３０ｄを吸入室連通路６２に接近させる。従って、斜板４５の傾斜角度が小さくなってピストン２３のストローク量が小さくなる。この位置にあるときにも吐出量の変更を行うことはできるので、機械式制御弁装置３０は通常制御位置である。このようにピストン２３のストローク量を小さくすることで冷房能力は低下するが消費エネルギを低減することができる。このとき、弁７４は閉塞状態としておく。
【００８９】
ストロークが最小以外の場合でエコモードでないときには、図９に示すように機械式制御弁装置３０を下に位置付けておく。これにより、吸入室連通路６２が開放されてピストン２３のストローク量を大きくすることが可能になる。このとき、弁７４は閉塞状態としておく。
【００９０】
また、図１０に示すようにピストン２３のストロークが最小のときには、実施形態３と同様に、弁７４を開放状態にし、吸入室Ｐｓと第２吐出室Ｐｄ２とを連通させる。
【００９１】
以上説明したように、この実施形態４にかかる可変容量圧縮機１は、実施形態１と同様に、機械式制御弁装置３０を用いたことで開発工数の削減による低コスト化を図ることができ、しかも、ピストン２３のストローク量が最小のときにピストン２３やピストン駆動機構２６の潤滑を行うことができるのでより一層の省エネルギー化を図ることができる。
【００９２】
（実施形態５）
図１２〜図１４は、本発明の実施形態３にかかる可変容量圧縮機１を示すものである。実施形態４の可変容量圧縮機１は、機械式制御弁装置３０を固定した点と、エコモードを実現できる点とで実施形態１のものと異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と異なる部分について詳細に説明する。
【００９３】
実施形態５では、ケーシング２１の端壁部には、実施形態３と同様に、外部通路Ｓ、連通孔７３、連通孔７３を開閉するための第１弁７４及び弁７４を駆動するための第１ソレノイド装置７５とが設けられている。さらに、端壁部には、外部通路Ｓから分岐する分岐通路Ｔが設けられるとともに、分岐通路Ｔに連通する連通孔８０が端壁部を貫通するように設けられている。さらに、端壁部には、連通孔８０を開閉するための第２弁８１と、第１弁７４を駆動するための第２ソレノイド装置８２とが設けられている。第２弁８１は第１弁７４と同様に構成されており、弁棒８１ａと弁体８１ｂとを備えている。第２ソレノイド装置８２は、電磁コイル８２ａと磁性体８２ｂとを備えている。
【００９４】
また、ケーシング２１には、外部通路Ｓから分岐通路Ｔへの冷媒の急激な流れを抑制するように構成された弁８５が設けられている。
【００９５】
この実施形態５では、ピストン２３のストロークが最小以外の場合でエコモードのときには、図１４に示すように第１弁７４を閉塞状態にし、第２弁８１を開放状態にする。
【００９６】
ピストン２３のストロークが最小以外の場合でエコモードでないときには、図１２に示すように第１弁７４及び第２弁８１を閉塞状態にする。
【００９７】
また、ピストン２３のストロークが最小のときには、図１３に示すように、第１弁７４及び第２弁８１を開放状態にし、吸入室Ｐｓと第２吐出室Ｐｄ２とを連通させる。
【００９８】
以上説明したように、この実施形態５にかかる可変容量圧縮機１は、実施形態１と同様に、機械式制御弁装置３０を用いたことで開発工数の削減による低コスト化を図ることができ、しかも、ピストン２３のストローク量が最小のときにピストン２３やピストン駆動機構２６の潤滑を行うことができるのでより一層の省エネルギー化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
以上説明したように、本発明にかかる可変容量圧縮機は、例えば、車両用空調装置に適用できる。
【符号の説明】
【０１００】
１        可変容量圧縮機
２１      ケーシング
２２      駆動軸
２３      ピストン
２６      ピストン駆動機構
３０      機械式制御弁装置
３１      ソレノイド装置（連通装置）
６２      吸入室連通路
６３      吐出室連通路
７３      連通孔
７４      弁
７５      ソレノイド装置（弁駆動装置）
Ｐｓ      吸入室
Ｐａ      圧縮室
Ｐｄ１    第１吐出室
Ｐｄ２    第２吐出室
Ｐｃ      クランク室
【図１】
2013144957.tif 000003
【図２】
2013144957.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013144957.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2013144957.tif 000010
【図９】
2013144957.tif 000011
【図１０】
2013144957.tif 000012
【図１１】
2013144957.tif 000013
【図１２】
2013144957.tif 000014
【図１３】
2013144957.tif 000015
【図１４】
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