(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動室と、作動流体を吸入する吸入部と、圧縮された作動流体を空調回路へ吐出する吐出部と、吐出容量を可変とする容量制御手段とを有する可変容量圧縮機であって、
前記容量制御手段は、圧縮された作動流体を前記吐出部から前記駆動室へ導くことによって吐出容量を可変とするものであり、前記吐出部と前記駆動室とを連通する連通径路と、この連通径路を少なくとも吸入圧力および吐出圧力を感知して開閉する弁体と、この弁体を開弁方向ないし閉弁方向へ付勢可能な付勢手段とを有し、
前記容量制御手段による前記作動流体の吸入圧力と吐出圧力との関係の設定において、前記吐出圧力の上昇とともに前記吸入圧力が第１の変化率で下降する第１の設定モードと、前記第１の設定モードよりも高い吐出圧力領域であって、前記吐出圧力の上昇とともに前記吸入圧力が第２の変化率で変化する第２の設定モードと、前記第１の設定モードよりも低い吐出圧力領域であって、前記吐出圧力の上昇とともに前記吸入圧力が上昇する第３の設定モードとを有し、
前記付勢手段は、前記第３の設定モードにおいて前記弁体を閉弁方向へ付勢するように当接するロッド部材と、前記第２の設定モードにおいて前記弁体を開弁方向へ付勢するロッド補助部材と、前記ロッド部材およびロッド補助部材に対し弾性付勢力を付与するばね部材とを有し、前記ロッド部材およびロッド補助部材は前記作用流体の吐出圧力と前記ばね部材の弾性付勢力とのバランスによって動作するように構成され、
前記第２の変化率は、前記第１の変化率よりも下降の度合いが小さい変化率、０、前記吐出圧力の上昇とともに前記吸入圧力が上昇する変化率のうちの少なくとも一つを用いて構成されることを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載した可変容量圧縮機であって、
前記第２の設定モードでは、前記吐出圧力の上昇とともに前記吸入圧力が上昇ないし一定値に維持されるように設定されることを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載した可変容量圧縮機を備えた空調装置。
【請求項４】
駆動室と、作動流体を吸入する吸入部と、圧縮された作動流体を空調回路へ吐出する吐出部と、吐出容量を可変とする容量制御手段とを有する可変容量圧縮機において、
前記容量制御手段は、圧縮された作動流体を前記吐出部から前記駆動室へ導くことによって吐出容量を可変とするものであり、前記吐出部と前記駆動室とを連通する連通径路と、この連通径路を少なくとも吸入圧力および吐出圧力を感知して開閉する弁体と、この弁体を開弁方向ないし閉弁方向へ付勢可能な付勢手段とを有し、
前記容量制御手段による前記作動流体の吸入圧力と吐出圧力との関係の設定につき、前記吐出圧力の上昇とともに前記吸入圧力が第１の変化率で下降する第１の設定モードと、前記第１の設定モードよりも高い吐出圧力領域であって、前記吐出圧力の上昇とともに前記吸入圧力が第２の変化率で変化する第２の設定モードと、前記第１の設定モードよりも低い吐出圧力領域であって、前記吐出圧力の上昇とともに前記吸入圧力が上昇する第３の設定モードとを用い、
前記付勢手段は、前記第３の設定モードにおいて前記弁体を閉弁方向へ付勢するように当接するロッド部材と、前記第２の設定モードにおいて前記弁体を開弁方向へ付勢するロッド補助部材と、前記ロッド部材およびロッド補助部材に対し弾性付勢力を付与するばね部材とを有し、前記ロッド部材およびロッド補助部材は前記作用流体の吐出圧力と前記ばね部材の弾性付勢力とのバランスによって動作するように構成され、
前記第２の変化率として、前記第１の変化率よりも下降の度合いが小さい変化率、０、前記吐出圧力の上昇とともに前記吸入圧力が上昇する変化率のうちの少なくとも一つを用いることを特徴とする制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載した制御方法であって、
前記第２の設定モードでは、前記吐出圧力の上昇とともに前記吸入圧力が上昇ないし一定値に維持されるように設定することを特徴とする制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載した制御方法であって、
前記設定において、更に、前記第１の設定モードよりも低い吐出圧力領域であって、前記吐出圧力の上昇とともに前記吸入圧力が上昇する第３の設定モードを用いることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置を構成する可変容量圧縮機に係り、詳しくは可変容量圧縮機において吐出容量の制御を行うことで所望の空調性能を得ることが可能な空調制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、車両用空調装置に用いられる可変容量圧縮機は、冷媒の吐出容量の制御を行う容量制御弁を備えている。この種の容量制御弁を用いる場合、冷媒の吐出圧力と吸入圧力との関係によって空調性能が変化する。例えば、図１２中の斜線領域Ａで示すように、冷媒の吐出圧力が低い低負荷時に吸入圧力が高くなり、エバポレータ出口における冷媒圧力が高くなると、窓の曇り（デミスト不足）が発生する。また、図１２中の斜線領域Ｂで示すように、冷媒の吐出圧力が低い低負荷時に吸入圧力が低くなるとエバポレータに霜が付くフロスト現象が発生する。また、図１２中の斜線領域Ｃで示すように、冷媒の吐出圧力が高い高負荷時に吸入圧力が高くなると、冷房性能が低下する。このように、とりわけ車両空調装置では、窓の曇り、フロスト、冷房性能を十分に考慮した空調制御技術に対する要請がある。
そこで、従来、特開平４−３２１７７９号公報、特開平６−１２３２７９号公報、特開平７−１１９６４２号公報には、可変容量圧縮機の容量制御を内部制御機構を有する容量制御弁を用いて好適に行うことで、良好な空調性能を得ることができる空調制御技術が開示されている。このような空調制御技術によれば、例えば、図１２中に示すようなＰｄ−Ｐｓ特性を設定することができ、このような設定を用いた空調制御は、窓の曇りを防止し、フロストの発生を抑え、冷房性能を維持するのに有効である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１２に示す従来のＰｄ−Ｐｓ特性では、高負荷領域において設定吸入圧力が下がり過ぎて圧縮機が連続的に運転されるためエンジンに負荷がかかり、ラジエータの水温が上昇してしまう等の問題が生じるおそれがあった。
そこで本発明では、高負荷領域において不必要にエンジンに負荷をかけることのない可変容量圧縮機およびその圧縮機に関連する空調技術を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の可変容量圧縮機は、請求項１，２に記載のように構成される。また、本発明の可変容量圧縮機を備えた空調装置は、請求項３に記載の通りに構成される。また、本発明の可変容量圧縮機における容量制御方法は、請求項４〜６に記載の通りである。なお、これら各請求項に記載の発明は、駆動室と、作動流体を吸入する吸入部と、圧縮された作動流体を空調回路へ吐出する吐出部と、吐出容量を可変とする容量制御手段とを有する可変容量圧縮機につき、前記作動流体の吸入圧力と吐出圧力との関係の設定において、吐出圧力の上昇とともに吸入圧力が第１の変化率で下降する第１の設定モードと、第１の設定モードよりも高い吐出圧力領域であって、吐出圧力の上昇とともに吸入圧力が第２の変化率で変化する第２の設定モードとを用い、しかも第２の変化率を、第１の変化率よりも下降の度合いが小さい変化率、０、吐出圧力の上昇とともに吸入圧力が上昇する変化率のうちの少なくとも一つを用いることで、高負荷領域において不必要にエンジンに負荷をかけることがないようにした技術である。
【０００５】
請求項１に記載した可変容量圧縮機は、駆動室、吸入部、吐出部、容量制御手段等を有するものであり、作動流体を吸入部から吸入して圧縮し、高圧化して吐出部から吐出することで空調回路に吐出作動流体を循環させる構成である。この作動流体には主として冷媒が用いられる。この可変容量圧縮機は、例えば、駆動軸に取付けられる斜板を介してシリンダボア内を往復動するピストンを有し、このピストンによって作動流体の吸入、圧縮、吐出が行われる。また、この吐出作動流体の吐出容量は容量制御手段を介して制御される構成となっており、これにより吐出容量が可変とされる。この容量制御手段は、圧縮された作動流体を吐出部から駆動室へ導くことによって吐出容量を可変とする容量制御弁を用いて構成されるのが好ましい。すなわち、容量制御弁を介して吐出作動流体の一部を駆動室へ導入することで、駆動軸に対する斜板の傾斜角度が変更され、ピストンのストローク量および作動流体の吐出容量が変更される。この容量制御手段は、容量制御弁自体が作動流体の吸入圧力や吐出圧力を感知して内部的に動作するいわゆる内部制御機構を用いた構成であってもよいし、あるいは容量制御弁を外部的に制御する外部制御機構を用いた構成であってもよい。
また、本発明では、容量制御手段による作動流体の吸入圧力と吐出圧力との関係の設定において、第１の設定モードと第２の設定モードがある。第１の設定モードでは、吐出圧力の上昇とともに吸入圧力が第１の変化率で下降するようになっている。また、第２の設定モードでは、吐出圧力の上昇とともに吸入圧力が第２の変化率で変化するようになっている。しかも、第２の変化率として、第１の変化率よりも下降の度合いが小さい変化率、０、吐出圧力の上昇とともに吸入圧力が上昇する変化率のうちの少なくとも一つを用いるようになっている。これらのうちのいずれかで第２の変化率が定義されてもよいし、あるいはそのうちの複数を組み合わせて第２の変化率が定義されてもよい。すなわち、第２の設定モードでは、第１の変化率よりも下降の度合いが大きい変化率を除く変化率を用いて第２の変化率が構成されることとなる。これにより、第２の設定モードでは、第１の設定モードに比して少なくとも吸入圧力の低下を抑えることができる。また、第１の設定モードと第２の設定モードとの間に変曲点が形成されることとなる。
本発明のこのような構成によれば、例えば、車両空調装置においてとりわけ吐出圧力が相対的に高い領域で問題となる冷房性能の低下を損なうことなく、中負荷領域における吸入圧力の設定値を限界設定値まで上昇させることができる。これにより、例えば、吐出圧力が相対的に中間領域にある中負荷領域において吸入圧力を上昇させることで省燃費を図ることができる。また、吐出圧力が相対的に高い領域にある高負荷領域において吸入圧力の低下を抑えることで不必要にエンジンに負荷をかけることがない。そして、高負荷領域において省燃費の向上のみならずラジエータ水温の上昇をも抑制することができる。
以上のように請求項１に記載の発明によれば、高負荷領域において不必要にエンジンに負荷をかけることのない可変容量圧縮機を実現することができる。
【０００６】
また、上述した第１の設定モードおよび第２の設定モードに加えて、第３の設定モードが用いられる。第３の設定モードは、第１の設定モードよりも低い吐出圧力領域で用いられるものであり、この第３の設定モードでは、吐出圧力の上昇とともに吸入圧力が上昇するようになっている。このような構成によれば、例えば、車両空調装置において吐出圧力が相対的に低い領域にある低負荷領域で問題となる窓の曇り、エバポレータにおけるフロスト発生といった空調性能を損なうことのない空調制御が可能となる。
【０００７】
また、圧縮された作動流体を吐出部から駆動室へ導くことによって吐出容量を可変とする容量制御手段が用いられる。この容量制御手段は、連通径路、弁体、付勢手段を有する。連通径路は、吐出部と駆動室とを連通するものである。弁体は、少なくとも吸入圧力および吐出圧力を感知して連通径路を開閉する、いわゆる内部制御機構を有する。なお、この弁体は、更に駆動室の圧力を感知して動作する構成であってもよい。付勢手段は，弁体を開弁方向ないし閉弁方向へ付勢可能な構成を有するものであり、ばね部材等の機械的な付勢機構を用いる構成、ソレノイド等の電気的な付勢機構を用いる構成、またこれらの機構を組み合わせた構成を用いることができる。
本発明では、付勢手段が、第２の設定モードにおいて弁体を開弁方向へ付勢する構成となっている。このような構成によれば、吐出圧力が相対的に高い高負荷領域において、弁体を開弁状態に設定して容量制御を行うため、吸入圧力が低下するのを極力抑えることが可能となる。
【０００８】
また、付勢手段が、第３の設定モードにおいて弁体を閉弁方向へ付勢する構成となっている。このような構成によれば、吐出圧力が相対的に低い低負荷領域において、弁体を閉弁状態に設定して容量制御を阻止するため、曇り防止、エバポレータにおけるフロスト防止に性能に対応した所望の制御を行うことが可能となる。
【０００９】
また、付勢手段は、ロッド部材およびロッド補助部材を用いて構成される。ロッド部材は、第３の設定モードにおいて弁体に当接するようになっており、これにより弁体が閉弁方向へ付勢されることとなる。ロッド補助部材は、第２の設定モードにおいて弁体を開弁方向へ付勢するようになっている。そして、ロッド部材およびロッド補助部材は、作用流体の吐出圧力とばね部材の弾性付勢力とのバランスによって動作するようになっている。従って、付勢手段を簡便な構成によって実現することができる。
【００１０】
ここで、請求項１に記載の可変容量圧縮機は、請求項２に記載のように第２の設定モードでは、吐出圧力の上昇とともに吸入圧力が上昇ないし一定値に維持されるように設定されるのが好ましい。これにより、吐出圧力が相対的に高い領域にある高負荷領域において吸入圧力の低下を確実に抑えることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、可変容量圧縮機を有する空調装置につき、高負荷領域において不必要にエンジンに負荷をかけることのない技術を実現するのに有効である。
【００１２】
請求項４に記載の制御方法によれば、例えば、車両空調装置において、吐出圧力が相対的に中間領域にある中負荷領域において吸入圧力を上昇させることで省燃費を図ることができる。また、吐出圧力が相対的に高い領域にある高負荷領域において吸入圧力の低下を抑えることで不必要にエンジンに負荷をかけることがない。そして、高負荷領域において省燃費の向上のみならずラジエータ水温の上昇をも抑制することができる。
【００１３】
また、請求項５に記載の制御方法によれば、吐出圧力が相対的に高い領域にある高負荷領域において吸入圧力の低下を確実に抑えることができる。
【００１４】
また、請求項６に記載の制御方法によれば、例えば、車両空調装置において吐出圧力が相対的に低い領域にある低負荷領域で問題となる窓の曇り、エバポレータにおけるフロスト発生といった空調性能を損なうことのない空調制御が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の可変容量圧縮機の一実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、作動流体としての冷媒を吸入して圧縮し高圧化して吐出する車両空調用の斜板形可変容量圧縮機について説明する。ここで、図１は、本実施の形態の斜板形可変容量圧縮機１００の構成を示す縦断面図である。図２は、図１中の容量制御弁３０の構成を示す縦断面図であって、低負荷領域Ｒ３の状態を示す。また、図４は、容量制御弁３０の中負荷領域Ｒ１の状態を示し、図５は、容量制御弁３０の高負荷領域Ｒ２の状態を示す。図３は、図２中の弁ボックス６０の構成を示す斜視図である。
【００１６】
図１に示すように、斜板形可変容量圧縮機（以下、「圧縮機」という）１００は、シリンダブロック１、このシリンダブロック１の前端（図中の左側）に締結されたフロントハウジング２、シリンダブロック１の後端（図中の右側）にバルブプレート６を介して締結されたリヤハウジング５を備えている。
リヤハウジング５は、作動流体としての冷媒を吸入する吸入室３、吸入室３から吸入され圧縮された圧縮冷媒を吐出する吐出室４を有している。この吸入室３が本発明の吸入部に対応しており、吐出室４が本発明の吐出部に対応している。バルブプレート６には、吸入弁３ａを介して吸入室３とシリンダボア１ａとを連通する吸入ポート、吐出弁４ａを介して吐出室４とシリンダボア１ａとを連通する吐出ポート等が設けられている。吐出室４内には吐出弁４ａの弁部に対向してリテーナ４ｂが固着され、吸入室３及び吐出室４よりリア側のリアハウジング５内には、後述する容量制御弁３０（本発明における容量制御手段）が装備されている。
【００１７】
さらに、シリンダブロック１及びリアハウジング５には、駆動室９と容量制御弁３０とを接続する給気通路２０と、駆動室９と吸入室３とを連通しオリフィス２１ａを途中にもつ抽気通路２１が貫設されている。また、リアハウジング５には、吸入室３と容量制御弁３０とを接続する通路２２と、吐出室４と容量制御弁３０とを接続する給気通路２３が貫設されている。
【００１８】
シリンダブロック１およびフロントハウジング２には、外部駆動源としての車両エンジンに電磁クラッチ等のクラッチ機構を介して連結された駆動軸８が挿通されている。従って、駆動軸８は、車両エンジンの運転状態においてクラッチ機構を介して回転駆動される。この駆動軸８は、シリンダブロック１およびフロントハウジング２に設けられたベアリング機構１ｂ，２ｂによって回転可能に支持されている。また、駆動軸８とフロントハウジング２との間に軸封装置２ａが設けられている。なお、本実施の形態のクラッチ機構にかえて、クラッチ機構を持たない常時伝達型のクラッチレス機構（例えば、ベルトとプーリとの組み合わせ）を用いることもできる。
【００１９】
駆動軸８には、フロントハウジング２との間にスラスト軸受２ｃを介してロータ７が固着されているとともに、軸方向に摺動可能にスリーブ１９が挿入されている。ロータ７の長孔７ｂには斜板１１のピン１１ａが所定変位可能に係留され、この斜板１１はスリーブ１９の両側に突設された枢軸１９ａに揺動可能に枢支されている。この斜板１１にはスラスト軸受１２、プレーン軸受１０、レース１３及びスラストワッシャ１４を介して揺動板１５が係留され、この揺動板１５の一部は駆動室９内に延在されたガイド棒１６により回転が規制されている。揺動板１５にはそれぞれロッド１７を介して各ピストン１８が係留され、各ピストン１８は各シリンダボア１ａ内を往復動可能に収容されている。斜板１１が駆動軸８の回転に伴って回転運動すると、この回転運動に伴って各ピストン１８は各シリンダボア１ａ内を往復動し、これにより吸入工程を行うシリンダボア内に冷媒が吸入され、吐出工程を行うシリンダボア内から、圧縮され高圧化された高圧圧縮冷媒が吐出される。
【００２０】
圧縮機１００の吐出容量は、ピストン１８のストローク量（ピストンの上死点から下死点までの距離）によって定められ、ピストン１８のストローク量は斜板１１の傾斜角度によって定められるように構成されている。すなわち、駆動軸８の軸線に対する斜板１１の傾斜角度が大きいほどピストン１８のストローク量および吐出容量が大きくなり、一方斜板１１の傾斜角度が小さいほどピストン１８のストローク量および吐出容量が小さくなる。また、運転中における斜板１１の傾斜角度は、シリンダボア１ａ内と駆動室９内との圧力差によって決定され、この圧力差は容量制御弁３０によって調節されるように構成されている。
【００２１】
次に、本実施の形態の圧縮機１００の特徴部分である容量制御弁３０の構成について図２および図３を参照しながら説明する。
図２に示すように、容量制御弁３０は、筒体３１の一端部（図中左側）に調整部材３２がＯリングを介して螺合され、筒体３１の他端部（図中中央）には弁本体３３が固着されている。これら筒体３１、調整部材３２及び弁本体３３によって囲まれる領域に吸入圧力室５１が形成されている。吸入圧力室５１は筒体３１の側壁に連通路５１ａが放射方向に開口されて前記した通路２２と連通されており、これにより吸入圧力室５１に吸入圧力Ｐｓが導入される。この吸入圧力室５１には、一端が調整部材３２に固着され、他端がロッド３５に係合されたベローズ３６が装備されている。このベローズ３６の内部にはばね部材３６ａが装備され、かつ内部が真空に維持されている。このベローズ３６が吸入感圧機構を構成しており、所定の有効受圧面積Ｓ１を有し、ベローズ３６の弾性力とばね部材３６ａの付勢力との和はＦ1である。この吸入感圧機構としてのベローズ３６にかえて、例えばダイアフラムを用いることもできる。
【００２２】
弁本体３３にはロッド３５がベローズ３６の伸縮により摺動可能に設けられている。弁本体３３のほぼ中央には給気通路２０と連通する給気通路２０ａが形成され、また給気通路２３と連通する給気通路２３ａが形成されている。これら給気通路２０，２０ａ，２３，２３ａ等によって本発明の連通径路が構成されている。
【００２３】
弁本体３３には、蓋部材３８が固着されており、その蓋部材３８にＯリングを介して挿入部材３７が挿入されている。給気通路２３ａの中央は挿入部材３７との間に吐出圧力室５２を形成しており、給気通路２０ａの中央との間に弁座３９を形成している。弁座３９の断面積はＳ２に設定されている。この吐出圧力室５２には、給気通路２３ａにより吐出圧力Ｐｄが導入される。
【００２４】
また、図２および図３に示すように、この吐出圧力室５２には、本発明のロッド補助部材としての弁ボックス６０が設けられている。この弁ボックス６０には、弁機構としての弁体４０、吐出感圧機構としてのＰｄ補正ロッド４１、ばね部材６３（ばね定数ｋ3）が収容されている。弁ボックス６０の第１開口部６１から露出した弁体４０がロッド３５と当接可能になっている。Ｐｄ補正ロッド４１は、弁ボックス６０の第２開口部６２を軸方向に移動可能となっている。ばね部材６３は、Ｐｄ補正ロッド４１の頭部４１ａと弁ボックス６０との間に設けられている。
【００２５】
弁本体３３には給気通路２０ａ、２３ａと干渉することなく連通路３３ａが形成されている。この連通路３３ａを介して圧力室５３に駆動室９の圧力Ｐｃが導入される。Ｐｄ補正ロッド４１の軸部４１ｂは、蓋部材３８に収容されるばね部材４２（ばね定数ｋ2）により支持されている。このＰｄ補正ロッド４１の軸部４１ｂの断面積はＳ３に設定され、ばね部材４２の付勢力はＦ2である。なお、断面積Ｓ１〜Ｓ３は、Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２となるように設定されている。これらＰｄ補正ロッド４１、ばね部材４２、弁ボックス６０等によって本発明の付勢手段が構成されている。
【００２６】
以上のように構成された容量制御弁３０を内蔵した圧縮機１００は、図示しないコンデンサ、膨張弁、蒸発器等とともに冷凍回路に組み込まれ、車両エンジンの駆動力により駆動軸８が駆動されて運転される。すなわち、駆動軸８の回転によりロータ７を介して斜板１１が所定傾斜角で回転し、揺動板１５は同傾斜角の下、回転が規制された状態で揺動する。これにより、ピストン１８は所定ストロークでシリンダボア１ａ内を往復動するため、蒸発器と接続された吸入室３から冷媒をシリンダボア１ａ内に吸入してシリンダボア１ａ内で冷媒を圧縮し、シリンダボア１ａ内からコンデンサと接続された吐出室４に冷媒を吐出する。
なお、前記したように本実施の形態の容量制御弁３０は、弁体４０が吸入感圧機構であるベローズ３６と吐出感圧機構であるＰｄ補正ロッド４１とを介して動作する機構、いわゆる内部制御機構を有する。
【００２７】
本実施の形態の容量制御弁３０は、上記構成を備えた上で図６に示すようなＰｄ−Ｐｓ特性を得ることが可能に設定されている。ここで図６は、容量制御弁３０を用いた場合のＰｄ−Ｐｓ特性を示す図である。
【００２８】
図６に示すように、吐出圧力Ｐｄが相対的に低い低負荷領域Ｒ３（本発明における第３の設定モード）では、吐出圧力Ｐｄの上昇とともに吸入圧力Ｐｓが上昇するように設定される（線Ｌ３（Ｒ３））。また、吐出圧力Ｐｄが相対的に中間にある中負荷領域Ｒ１（本発明における第１の設定モード）では、吐出圧力Ｐｄの上昇とともに吸入圧力Ｐｓが下降するように設定される（線Ｌ１（Ｒ１））。このとき、線Ｌ３（Ｒ３）と線Ｌ１（Ｒ１）との傾きが異なり、低負荷領域Ｒ３と中負荷領域Ｒ１との間に変曲点Ｔ１を形成する。また、吐出圧力Ｐｄが相対的に高い高負荷領域Ｒ２（本発明における第２の設定モード）では、吐出圧力Ｐｄの上昇に関わらず吸入圧力Ｐｓが一定値に維持されるように設定される（線Ｌ２（Ｒ２））。このとき、線Ｌ１（Ｒ１）と線Ｌ２（Ｒ２）との傾きが異なり、中負荷領域Ｒ１と高負荷領域Ｒ２との間に変曲点Ｔ２を形成する。これにより、高負荷領域Ｒ２において吸入圧力Ｐｓの低下を確実に抑えることができる。
【００２９】
このような線Ｌ３（Ｒ３），Ｌ１（Ｒ１），Ｌ２（Ｒ２）を組み合わせたＰｄ−Ｐｓ特性では、窓の曇り（デミスト不足）が発生する斜線領域Ａ、エバポレータに霜が付くフロスト現象が発生する斜線領域Ｂ、冷房性能が低下する斜線領域Ｃのいずれにも干渉しないように設定されている。従って、本実施の形態の圧縮機１００によれば、これら３つの空調性能を損なうことのない空調を行うことが可能となる。
しかも、本実施の形態では、斜線領域Ｃとの干渉を回避した上で、図６中に破線で示す従来のＰｄ−Ｐｓ特性よりも、中負荷領域Ｒ１において吸入圧力Ｐｓが高くなるように設定されている。更に、本実施の形態では、斜線領域Ｃとの干渉を回避した上で、従来のＰｄ−Ｐｓ特性に比して高負荷領域Ｒ２における吸入圧力Ｐｓの低下を極力抑えるように設定されている。このような設定は、線Ｌ１（Ｒ１）と線Ｌ２（Ｒ２）との傾きを異ならせ、中負荷領域Ｒ１と高負荷領域Ｒ２との間に変曲点Ｔ２を設けることによって可能となる。
従って、中負荷領域Ｒ１において吸入圧力Ｐｓを上昇させるような設定によって省燃費を図ることができる。また、高負荷領域Ｒ２において吸入圧力Ｐｓの低下を抑えるような設定によって省燃費の向上のみならずラジエータ水温の上昇をも抑制することができる。
【００３０】
ここで、低負荷領域Ｒ３、中負荷領域Ｒ１、および高負荷領域Ｒ２における容量制御弁３０の動作を、図２および図４〜図６を参照しながら説明する。
図２に示すように、低負荷領域Ｒ３では、Ｐｄ補正ロッド４１は、ばね部材４２の弾性付勢力によって図中の矢印７０方向へ付勢され、弁体４０に当接しこの弁体４０を閉弁方向へ押圧する。なお、このときばね部材６３の一端と弁ボックス６０との間には隙間が形成さればね部材６３は作用していない。このような場合、弁体４０が弁座３９に着座し、給気通路２３、２３ａ、２０ａ、２０を遮断するため、吐出室４と駆動室９とが遮断される。なお、駆動室９と吸入室３とはオリフィス２１ａを途中にもつ抽気通路２１により連通されているため、駆動室９内の冷媒は所定量吸入室３に導出される。こうして、吐出室４から駆動室９内への高圧冷媒ガスの供給が絶たれるため、駆動室圧力Ｐｃが低下し、ピストン１８に作用する背圧が低下して揺動板１５の傾角の拡大によりピストン１８のストロークが大きくなって吐出容量が拡大される。このとき、吸入圧力Ｐｓが力Ｆ1に抗して相当に低くならないと弁体４０が開弁しない状態、すなわち容量制御が行われない状態にある。従って、吸入圧力Ｐｓは吐出圧力Ｐｄの上昇に伴って高くなる。なお、開弁するまではＰｃ（駆動室圧力）＝Ｐｓ（吸入圧力）である。
【００３１】
この低負荷領域Ｒ３における模式図（図７）から、力のバランスは以下の式（１）で示され、更にこの式（１）を変形することによって吸入圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄとの関係は以下の式（２）で示される。
【００３２】
【数１】
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【００３３】
式（２）に示すように、（Ｐｄ，Ｐｓ）座標をとれば、直線の傾きは−（Ｓ２−Ｓ３）／（Ｓ１−Ｓ２＋Ｓ３）で決定されることがわかる。断面積Ｓ１〜Ｓ３は、Ｓ１＞Ｓ３＞Ｓ２となるように設定されているため、この直線の傾き（吐出圧力Ｐｄに対する吸入圧力Ｐｓの変化率）は正となる。すなわち、本実施の形態では、容量制御弁３０は、低負荷領域Ｒ３において図６中の線Ｌ３（Ｒ３）で示すＰｄ−Ｐｓ特性となるような設定がなされている。
【００３４】
図４に示すように、中負荷領域Ｒ１では、Ｐｄ補正ロッド４１は、吐出圧力Ｐｄの上昇に伴って図中の矢印７２方向へ押圧され、ばね部材４２の弾性付勢力に抗して矢印７２方向へ移動する。これにより、Ｐｄ補正ロッド４１により弁体４０を閉弁方向へ押圧する押圧力が解除される。なお、このときばね部材６３の一端と弁ボックス６０との間には隙間が形成さればね部材６３は作用していない。このような場合、弁体４０が弁座３９から離れ、給気通路２３、２３ａ、２０ａ、２０を開放する。こうして、吐出室４から駆動室９内へ高圧の冷媒ガスが供給されるため、駆動室圧力Ｐｃが上昇し、ピストン１８に作用する背圧が上昇して揺動板１５の傾角の縮小によりピストン１８のストロークが小さくなって吐出容量が縮小される。このとき、吸入圧力Ｐｓが上がるほどに弁体４０は開弁しにくくなる。
【００３５】
この中負荷領域Ｒ１における模式図（図８）から、力のバランスは以下の式（３）で示され、更にこの式（３）を変形することによって吸入圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄとの関係は以下の式（４）で示される。
【００３６】
【数２】
0003982237.tif 000003
【００３７】
式（４）に示すように、（Ｐｄ，Ｐｓ）座標をとれば、直線の傾きは−Ｓ２／（Ｓ１−Ｓ２）で決定されることがわかる。断面積Ｓ１〜Ｓ３は、Ｓ１＞Ｓ２となるように設定されているため、この直線の傾き（吐出圧力Ｐｄに対する吸入圧力Ｐｓの変化率）は負となる。この変化率が本発明における第１の変化率に対応している。すなわち、本実施の形態では、容量制御弁３０は、中負荷領域Ｒ１において図６中の線Ｌ１（Ｒ１）で示すＰｄ−Ｐｓ特性となるような設定がなされている。
【００３８】
図５に示すように、高負荷領域Ｒ２では、Ｐｄ補正ロッド４１は、ばね部材４２の弾性付勢力に抗して矢印７２方向へ更に移動する。これにより、ばね部材６３の一端と弁ボックス６０との間の距離が小さくなり、ばね部材６３が作用しはじめる。そして、ばね部材６３が完全に収縮した後は、弁ボックス６０および弁体４０はＰｄ補正ロッド４１と一体的に弁体４０を開弁方向へ付勢する。すなわち、高負荷領域Ｒ２では、Ｐｄ補正ロッド４１、弁ボックス６０、ばね部材６３の協働によって弁体４０が開弁方向へ付勢される。
【００３９】
この高負荷領域Ｒ２における模式図（図９）から、力のバランスは以下の式（５）で示され、更にこの式（５）を変形することによって吸入圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄとの関係は以下の式（６）で示される。
【００４０】
【数３】
0003982237.tif 000004
【００４１】
式（６）では、ばね部材４２による力をｋ2ｘ2（収縮距離ｘ2）として示し、ばね部材６３による力をｋ3ｘ3（収縮距離ｘ3）として示す。
図６に示すように、本実施の形態では、容量制御弁３０は、高負荷領域Ｒ２において線Ｌ２（Ｒ２）で示すＰｄ−Ｐｓ特性となるような設定がなされている。この線Ｌ２（Ｒ２）の傾き（吐出圧力Ｐｄに対する吸入圧力Ｐｓの変化率）が本発明における第２の変化率に対応している。
なお、図６では、便宜上、吐出圧力Ｐｄが変化しても吸入圧力Ｐｓが変化しないような線Ｌ２（Ｒ２）としているが、ばね部材４２およびばね部材６３による力ｋ2ｘ2，ｋ3ｘ3は、ｘ2，ｘ3が吐出圧力Ｐｄに依存するため、線Ｌ２（Ｒ２）の傾きは、式（６）中の右辺第１項及び第２項によって定まる。
【００４２】
以上のように本実施の形態によれば、中負荷領域Ｒ１において吸入圧力Ｐｓを上昇させることで省燃費を図ることができる。また、高負荷領域Ｒ２において吸入圧力Ｐｓの低下を抑えることで不必要にエンジンに負荷をかけることがない。また、高負荷領域Ｒ２において省燃費の向上のみならずラジエータ水温の上昇をも抑制することができる。これにより、圧縮機１００の耐力を確保することができる。しかも、低負荷領域Ｒ３で問題となる窓の曇り、エバポレータにおけるフロスト発生といった空調性能を損なうことのない空調制御が可能となる。
また、本実施の形態によれば、低負荷領域Ｒ３、中負荷領域Ｒ１、高負荷領域Ｒ２の各運転領域における所望の空調性能を容量制御弁３０を用いて合理的に得ることが可能となる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００４４】
本実施の形態では、吐出圧力Ｐｄが相対的に高い高負荷領域Ｒ２では、吐出圧力Ｐｄの上昇に関わらず吸入圧力Ｐｓが一定値に維持される設定を用いる場合について記載したが、この吸入圧力Ｐｓの設定は必要に応じて種々変更可能である。例えば、中負荷領域Ｒ１における吸入圧力Ｐｓの変化率よりも下降の度合いが小さい変化率、吸入圧力が上昇する変化率、また吸入圧力Ｐｓが一定値に維持される設定を含めこれらのうちの複数組み合わせた変化率で吸入圧力Ｐｓが変化するような設定を用いることもできる。
【００４５】
また、本実施の形態では、ロッド補助部材として弁ボックス６０を用いる場合について記載したが、図１１に示すようなロッド補助部材を用いることもできる。ここで、図１１は弁ボックス６０の別の実施の形態を示す図である。
図１１に示すように、このロッド補助部材は、ばね部材８０、ワッシャ部材８１，８２を有し、ワッシャ部材８２の挿通孔８２ａにＰｄ補正ロッド４１を挿通する構成となっている。このような構成によって、本実施の形態の弁ボックス６０およびばね部材６３を用いた場合と同様の効果が付与されることとなる。なお、ばね部材８０とワッシャ部材８２を、一つの変形ばね部材を用いて構成することもできる。
【００４６】
また、本実施の形態では、容量制御弁３０を用いる場合について記載したが、例えば図１０に示すような容量制御弁１３０を用いることもできる。ここで、図１０は、別の実施の形態の容量制御弁１３０の構成を示す縦断面図である。なお、図１０において図２中の要素と同一の要素には同一の符号を付している。
図１０に示すように、弁本体３３には給気通路２３と連通する給気通路２３ｂ、この給気通路２３ｂにより吐出圧力Ｐｄが作用する吐出圧力室１５２が形成されている。この場合、給気通路２０，２０ａ，２３，２３ａ，２３ｂ等によって本発明の連通径路が構成されている。この吐出圧力室１５２には、Ｐｄ補正ロッド１４１が設けられている。このＰｄ補正ロッド１４１の軸部１４１ｂの断面積はＳ４である。このＰｄ補正ロッド１４１は、高負荷領域Ｒ２において、ばね部材１４２（ばね定数ｋ4）の弾性付勢力に抗してベローズ３６を図中左側から矢印１７０方向へ押し上げるように動作する。これらＰｄ補正ロッド１４１、ばね部材１４２等によって本発明の付勢手段が構成されている。すなわち、高負荷領域Ｒ２では、Ｐｄ補正ロッド１４１、ばね部材１４２等の協働によって弁体４０が開弁方向へ付勢される。なお、この容量制御弁１３０は、低負荷領域Ｒ３および中負荷領域Ｒ１においても本実施の形態の容量制御弁３０と同様に動作する。このような構成により、この容量制御弁１３０は、低負荷領域Ｒ３、中負荷領域Ｒ１、高負荷領域Ｒ２の各領域において本実施の形態の容量制御弁３０と同様の効果を奏する。とりわけ、高負荷領域Ｒ２における力のバランス式は、以下の式（７）および式（８）を用いて示すことができる。なお、式（７），（８）中、ｋ1はばね部材３６ａのばね定数、x1はベローズ３６の収縮距離を示す。
【００４７】
【数４】
0003982237.tif 000005
【００４８】
式（８）では、ばね部材１４２による力ｋ4ｘ4（収縮距離ｘ4）が吐出圧力Ｐｄに依存するため、高負荷領域におけるＰｄ−Ｐｓ特性の傾きは式（７）中の右辺第１項及び第２項によって定まる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、高負荷領域において不必要にエンジンに負荷をかけることのない可変容量圧縮機およびその圧縮機に関連する空調技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の斜板形可変容量圧縮機１００の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１中の容量制御弁３０の構成を示す縦断面図であって、低負荷領域Ｒ３の状態を示す。
【図３】図２中の弁ボックス６０の構成を示す斜視図である。
【図４】容量制御弁３０の構成を示す縦断面図であって、中負荷領域Ｒ１の状態を示す。
【図５】容量制御弁３０の構成を示す縦断面図であって、高負荷領域Ｒ２の状態を示す。
【図６】容量制御弁３０を用いた場合のＰｄ−Ｐｓ特性を示す図である。
【図７】容量制御弁３０が低負荷領域Ｒ３にある場合の模式図である。
【図８】容量制御弁３０が中負荷領域Ｒ１にある場合の模式図である。
【図９】容量制御弁３０が高負荷領域Ｒ２にある場合の模式図である。
【図１０】別の実施の形態の容量制御弁１３０の構成を示す縦断面図である。
【図１１】弁ボックス６０の別の実施の形態を示す図である。
【図１２】従来のＰｄ−Ｐｓ特性を示す図である。
【符号の説明】
３…吸入室（吸入部）
４…吐出室（吐出部）
８…駆動軸
９…駆動室
１１…斜板
１８…ピストン
２０，２０ａ，２３，２３ａ…給気通路
３０…容量制御弁（容量制御手段）
３６…ベローズ
３６ａ，４２，６３…ばね部材
４０…弁体
４１…Ｐｄ補正ロッド
６０…弁ボックス（ロッド補助部材）
１００…斜板形可変容量圧縮機（圧縮機）
【図１】
0003982237.tif 000006
【図２】
0003982237.tif 000007
【図３】
0003982237.tif 000008
【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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【図１１】
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【図１２】
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