JP2000111177A - 空調装置 - Google Patents

空調装置

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JP2000111177A
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Takanori Okabe
孝徳 岡部
Toshiro Fujii
俊郎 藤井
Takayuki Imai
崇行 今井
Takashi Ban
孝志 伴
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Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ホットガスバイパスヒータである暖房回路を
備えた空調装置において、暖房運転時の異常高圧状態を
抑制するために暖房回路内の作動流体を冷房回路に放出
してしまって暖房能力が不足するという問題点や、圧縮
機に仕事をさせて高圧に昇圧した作動流体を暖房回路外
に無駄に放出してエネルギー効率が悪くなるといった問
題点を解決する。 【解決手段】 圧縮機と冷房回路と暖房回路と吐出容量
変更手段１９０を有する空調装置であって、圧縮機は、
駆動室１１０と吸入部１１６と吐出部１２１を有し、作
動流体を吐出部１２１から駆動室１１０へ放出すること
によって吐出容量が減少され、冷房回路は、吐出部１２
１から吸入部１１６へ至る経路上に配置されたコンデン
サと該コンデンサよりも下流側に配置された熱交換機と
を有し、暖房回路は、吐出部１２１から熱交換機へと至
るバイパス路と前記熱交換機とを有し、吐出容量変更手
段は、吐出圧と吸入圧または駆動室内圧力との差圧が大
きくなった場合に、作動流体を吐出部１２１から駆動室
１１０へ放出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は可変容量型圧縮機
によって圧縮された作動流体を利用して作動する冷房回
路と暖房回路を有する空調装置に関し、詳しくは作動流
体の吐出圧の過度な上昇を、可変容量型圧縮機の機能を
利用して効果的に抑制することが可能な空調装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】この種の空調装置の一例が特開平７−１
９６３０号公報に開示されている。この空調装置は、図
１に示すように、圧縮機１と冷房回路５１と暖房回路５
２と制御装置８３とを有する。冷房回路５１は、圧縮機
１の吐出部Ｄから吸入部Ｓへと至る経路上に設けられた
コンデンサ５５と第１の膨張弁５７と熱交換機５９とで
構成されており、圧縮機１から吐出された高圧の作動流
体は、上記各装置を経由して圧縮機１に吸入され、この
サイクルを繰り返す。暖房回路５２は、圧縮機１の吐出
部Ｄから熱交換機５９へと至るバイパス路５２ａと、そ
のバイパス路５２ａ上に設けられた第２の膨張弁６３
と、前記熱交換機５９とで構成されており、圧縮機１か
ら吐出された高圧の作動流体は、コンデンサ５５へ送ら
れることなく、第２の膨張弁６３と熱交換機５９を経由
して圧縮機１に吸入され、このサイクルを繰り返す。な
お、かかる暖房回路５２は一般にホットガスバイパスヒ
ータと呼ばれている。冷房回路５１および暖房回路５２
の切替は切替弁５３ａ，５３ｂの開閉動作によっておこ
なわれ、この開閉動作は制御装置８３によって制御され
る。
【０００３】この種の空調装置の場合、冷房回路５１を
選択している場合に比して、暖房回路５２を使用してい
る場合の方が、作動流体の吐出圧が高い状態で用いられ
ることから、暖房回路５２作動中に異常な高圧がかかり
やすい。例えば暖房回路５２の作動中に圧縮機１の回転
数が一時的に増大するような場合に異常高圧状態が生じ
やすい。そこで、本従来技術では、更に圧力リリーフ弁
９３が設けられた作動流体放出路９１が備えられてい
る。作動流体放出路９１は、暖房回路５２と冷房回路５
１とを連絡する通路であり、暖房回路５２の作動時に作
動流体の吐出圧が異常高圧状態となった場合に、圧力リ
リーフ弁９３を開放して作動流体を冷房回路５１側へと
放出する。この従来技術は、冷房回路５１と暖房回路５
２が切替弁５３ａ，５３ｂによって択一的に選択される
ことに着目し、暖房回路５２作動中に吐出圧が異常に高
圧になったときには、使用されていない冷房回路５１側
へ作動流体を放出することによって、暖房回路５２に異
常な高圧がかからないようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来の異常高圧対
策技術は、作動中の暖房回路５２から未使用の冷房回路
５１に作動流体を放出する方式であり、暖房回路５２の
作動中における吐出圧の異常高圧状態の抑制は実現でき
るものの、吐出圧が増大する度に暖房回路５２内の作動
流体が冷房回路５１に放出されてしまい、暖房回路５２
内の作動流体が減少して暖房能力が不足するといった事
態になりやすい。また、従来の異常高圧対策技術は、圧
縮機１に仕事をさせて高圧に昇圧した作動流体を無駄に
回路外へ放出するのでエネルギー効率が悪い。
【０００５】そこで本発明では、ホットガスバイパスヒ
ータである暖房回路を備えた空調装置において、暖房運
転時の異常高圧状態を抑制するために暖房回路内の作動
流体を冷房回路に放出してしまって暖房能力が不足する
という問題点や、圧縮機に仕事をさせて高圧に昇圧した
作動流体を暖房回路外に無駄に放出してしまってエネル
ギー効率が悪くなるといった問題点を解決することを課
題とする。
【０００６】上記した課題を解決するため、請求項１の
発明は、圧縮機と、冷房回路と、暖房回路と、吐出容量
変更手段とを有する空調装置について下記の要件を有す
る。圧縮機は、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吐出する吐出部とを有すると
ともに、圧縮された作動流体を吐出部から駆動室へ放出
することによって吐出容量が減少される。冷房回路は、
吐出部から吸入部へと至る経路上に配置されたコンデン
サと前記コンデンサよりも下流側に配置された熱交換機
とを有する。暖房回路は、吐出部から熱交換機へと至る
バイパス路と、前記熱交換機とを有する。前記吐出容量
変更手段は、作動流体の吐出圧と、作動流体の吸入圧ま
たは前記駆動室内の圧力との差圧が大きくなった場合
に、作動流体を前記吐出部から前記駆動室へ放出する。
【０００７】請求項１の空調装置では、圧縮された作動
流体を吐出部から駆動室へ放出することによって吐出容
量が減少する可変容量型圧縮機を用いる。そして吐出容
量変更手段は、作動流体の吐出圧と作動流体の吸入圧と
の差圧、または作動流体の吐出圧と駆動室内の圧力との
差圧が大きくなった場合に、圧縮された作動流体を吐出
部から駆動室へ放出するものであり、圧縮機の吐出圧が
異常高圧状態になったか否かを判断するのに、高圧側圧
力である吐出圧と、低圧側圧力である吸入圧または駆動
室内の圧力との差圧を利用している。これは空調装置に
おいて作動流体の吐出圧が上昇した場合に、吸入圧は吐
出圧の上昇に追従して直ちに上昇するものではなく、あ
るいは、駆動室内の圧力は吐出圧の上昇を反映しない、
という特性を利用するものである。この構成によると、
吐出圧の異常高圧状態を判断するための指標として、空
調装置内の圧力のみを利用し、大気圧等を用いないでよ
いため、空調装置の気密性向上・構造の簡素化が可能と
なる。上記した差圧のうち低圧側の圧力としては、作動
流体の吸入圧または駆動室内の圧力のいずれも好適に用
いることができる。この結果、上記した差圧が大きくな
った場合には作動流体の吐出圧が所定の高圧状態となっ
たものと判断して、作動流体を吐出部から駆動室へ放出
することによって該高圧状態を抑制する。吐出容量の変
更を利用して作動流体の吐出圧を減少させる技術は、特
に暖房回路作動時に好適に働く。暖房回路作動時は、冷
房回路の作動時に比べて作動流体の圧力が高い状態で使
用され、従って吐出圧の上限許容幅が狭くなり、少々の
吐出圧の上昇でも異常な高圧状態が生じ易く、そのため
冷房回路の作動時に比べて一層厳しく吐出圧の管理を行
う必要があるからである。
【０００８】請求項２の発明では、前記吐出容量変更手
段が、前記吐出部から前記駆動室に至る吐出容量変更通
路と、前記吐出容量変更通路上に設けられた吐出容量変
更弁とを有し、前記吐出容量変更弁は、作動流体の吸入
圧または前記駆動室内の圧力に対する吐出圧の差圧が大
きくなった場合に該差圧によって開かれることを特徴と
する請求項１に記載の空調装置、という構成とされる。
【０００９】請求項２の空調装置では、吐出容量変更手
段が吐出容量変更通路と吐出容量変更弁とによって構成
され、作動流体の吸入圧または前記駆動室内の圧力に対
する吐出圧の差圧が大きくなった場合には吐出容量変更
弁が開き、吐出容量変更通路を開放して吐出部と駆動室
とを連通状態とする。この結果、作動流体は高圧側であ
る吐出部から低圧側である駆動室に放出され、吐出容量
が減少して作動流体の吐出圧が減少されることになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の一形態である
空調装置につき、図面を参照しつつ説明していく。図２
に示すように、本空調装置１００は、概括的に見て、冷
房回路１５１と、暖房回路１５２と、両回路の駆動源で
ある可変容量型圧縮機１０１とによって構成されてい
る。なお、本発明の構成要素の一つである吐出容量変更
手段は、図３および図４に示されるものの、本空調装置
１００の概括的構成を現した図２においては示されてい
ない。吐出容量変更手段の構造・作用については、後で
詳しく説明する。この空調装置１００は、本実施の形態
では車載用の空調装置として構成されており、可変容量
型圧縮機１０１の駆動軸１２５は車のエンジン１７０に
接続されて駆動される。
【００１１】冷房回路１５１は、可変容量型圧縮機１０
１で圧縮された高圧の作動流体を利用して作動し、可変
容量型圧縮機１０１の吐出部Ｄから吸入部Ｓへと至る経
路１５１ａ上に配置されたコンデンサ１５５と第１の膨
張弁１５７と熱交換機１５９とアキュムレータ１６１と
を有する。熱交換機１５９はエバポレータと通称され
る。
【００１２】暖房回路１５２も、可変容量型圧縮機１０
１で圧縮された高温高圧の作動流体を利用して作動し、
吐出部Ｄから吐出された作動流体を熱交換機１５９へ導
くバイパス路１５２ａ上に配置された第２の膨張弁１６
３と、上記熱交換機１５９と、アキュムレータ１６１を
有する。すなわち暖房回路１５２は上記冷房回路１５１
の構成要素の一部を兼用する構造とされている。かかる
構造を有する暖房回路１５２はホットガスバイパスヒー
タと通称されている。
【００１３】熱交換機１５９は温水ヒータ１７１と並置
されている。温水ヒータ１７１内には、パイプ１７３を
介してエンジン１７０からの冷却温水が循環している。
図２中、第１の開閉弁１５３ａと第２の開閉弁１５３ｂ
は、冷房回路１５１と暖房回路１５２のいずれか一方を
択一的に作動させるための切替用弁である。
【００１４】冷房回路１５１作動時には、可変容量型圧
縮機１０１で圧縮されて高温・高圧となった作動流体が
コンデンサ１５５に送られ、そこで高温の作動流体が有
する熱を外部に捨て、作動流体は液化する。次に第１の
膨張弁１５７によって作動流体は減圧されて熱交換機１
５９に送られ、そこで外部の熱を奪ってガス化する。ガ
ス化した作動流体はアキュムレータ１６１を経て再び可
変容量型圧縮機１０１に還流され再循環されることにな
る。暖房回路１５２作動時には、可変容量型圧縮機１０
１で圧縮されて高温・高圧となった作動流体は、第２の
膨張弁１６３によって減圧されて熱交換機１５９に送ら
れ、そこで外部に熱を放出する。暖房回路１５２のサイ
クル中、作動流体は常にガス状態で暖房回路１５２を循
環する。
【００１５】本実施の形態において、暖房回路１５２は
補助暖房装置として位置づけられている。すなわち、暖
房回路１５２運転時に熱交換機１５９で発せられる熱
は、既に述べた温水ヒータ１７１に対する補助暖房用熱
源として用いられる。暖房回路１５２は、例えばエンジ
ン１７０起動時、あるいは外気温が−２０℃等といった
低温環境時のごとく、エンジン１７０の冷却温水では暖
房用の熱が足りない場合に、これを補うために用いられ
る。
【００１６】次に図３を参照しつつ、高圧の作動流体を
冷房回路１５１・暖房回路１５２に供給して両回路を作
動する可変容量型圧縮機１０１の構造について説明す
る。可変容量型圧縮機１０１の内部には駆動室１１０が
形成されており、その駆動室１１０内で斜板１３０が駆
動軸１２５に支持されている。斜板１３０は駆動軸１２
５に支持されて、駆動軸１２５に対して傾斜した状態で
駆動軸１２５の回転に伴って回転する。また駆動軸１２
５に対する斜板１３０の傾斜角は可変となっており、以
後、駆動軸１２５に直交する状態に近づくことを「斜板
１３０が立つ」といい、図示の状態で水平に近づくこと
を「斜板１３０が寝る」という。
【００１７】斜板１３０は、その周縁部において、可動
シュー１３１を介してピストン１３５の頭部と連結され
ている。ピストン１３５は、駆動軸１２５のまわりに計
６本配置されており（図では一本しか現されていな
い）、６個のシリンダボア１０９内にて図示左右方向に
スライド可能に挿入されている。６個のシリンダボア１
０９の円周方向の位置は可変容量型圧縮機１０１のハウ
ジング１０１ａによって固定されている。図示のごとく
斜板１３０が傾斜して駆動軸１２５と共に回転すると、
円周方向については固定されたピストン１３５に対し
て、斜板１３０の周縁が滑っていく。斜板１３０の最も
ピストン側に傾いた周縁がピストン１３５に対応して位
置しているとき（図１はその状態を示す）、ピストン１
３５はシリンダボア１０９内に最も深く挿入される。斜
板１３０の最も反ピストン側に傾いた周縁（図３の場合
図示下方に示されている周縁）がピストン１３５に対応
して位置しているとき（図３の状態から駆動軸１２５が
１８０度回転した場合に相当する）、ピストン１３５は
シリンダボア１０９内から最も大きく抜き出される。駆
動軸１２５が一回転することで各ピストン１３５は各シ
リンダボア１０９内で左右方向に一往復する。
【００１８】各シリンダボア１０９の底部には吸入孔１
１８ａと吐出孔１２３ａが設けられ、吸入孔１１８ａに
対して吸入弁１１８が対応位置し、吐出孔１２３ａに対
して吐出弁１２３が対応位置している。各吸入孔１１８
ａは吸入室１１５に連通し、各吐出孔１２３ａは吐出室
１２０に連通している。斜板１３０によってピストン１
３５が図中左方向に移動する場合、作動流体は吸入口１
１６から吸入室１１５・吸入孔１１８ａ・吸入弁１１８
を介してシリンダボア１０９内に導入される。次いで、
斜板１３０によってピストン１３５が図中右方向に移動
する際には、吸入された作動流体は圧縮されて高圧状態
とされ、吐出孔１２３ａ・吐出弁１２３・吐出室１２０
を介して吐出口１２１から吐出される。
【００１９】この可変容量型圧縮機１０１の吐出容量
は、ピストン１３５のストローク量によって定められ
る。ピストン１３５のストローク量は斜板１３０の傾斜
角度によって定められる。斜板１３０が寝ているほどピ
ストン１３５のストローク量は大きく、可変容量型圧縮
機１０１の吐出容量は大きくなる。反対に、斜板１３０
が立つほどピストン１３５のストローク量は小さく、可
変容量型圧縮機１０１の吐出容量は小さくなる。
【００２０】斜板１３０の傾斜角度は、ピストン１３５
の両側の圧力差、すなわち駆動室１１０内の圧力とシリ
ンダボア１０９内の圧力の差によって決定される。本実
施の形態においてこの差圧は、駆動室１１０内の圧力を
増減させることによって調整される。吐出容量を減少さ
せる場合には、吐出室１２０内の高圧の作動流体を駆動
室１１０へ放出して駆動室１１０内の圧力を高くする。
すると斜板１３０は立ち、ピストン１３５のストローク
量が減少して吐出容量が減少する。反対に容量を増加さ
せようとする場合には、吐出室１２０内の作動流体が駆
動室１１０へ放出されないようにする。すると、駆動室
１１０内の圧力が低くなり、斜板１３０は寝て行き、ピ
ストン１３５のストローク量が増大して吐出容量が増大
する。
【００２１】本実施の形態では、上記のように高圧の作
動流体を吐出室１２０から駆動室１１０へ放出するの
に、暖房回路作動時と冷房回路作動時とで異なる手段を
用いている。以下、両手段の詳細について説明する。本
可変容量型圧縮機１０１では、図３に示すように、吸入
室１１５と駆動室１１０は抽気通路１０５によって常時
連通されている。そして吐出室１２０と駆動室１１０
は、暖房用吐出容量変更通路１９１および冷房用吐出容
量変更通路１０７それぞれによって連絡されている。暖
房用吐出容量変更通路１９１の途中には暖房用吐出容量
変更弁１８１が設けられている。この暖房用吐出容量変
更通路１９１および暖房用吐出容量変更弁１８１が本発
明における「吐出容量変更手段」を構成している。
【００２２】かかる吐出容量変更手段の詳細な構造は、
図３のＡ−Ａ線断面図である図４に示されている。圧縮
機１０１のハウジング１０１ａ中、吐出口１２１と駆動
室１１０とは暖房用吐出容量変更通路１９１で連絡され
るとともに、その途中に暖房用吐出容量変更弁１８１が
設けられている。吸入口１１６と暖房用吐出容量変更弁
１８１とは差圧用通路１９２で連絡されている。暖房用
吐出容量変更弁１８１において、吐出口１２１は第１の
通路１９１ａを介して第１の区画室１９３と連通されて
いる。従って第１の区画室１９３内の圧力は吐出圧Ｐｄ
とされる。また、駆動室１１０は第２の通路１９１ｂを
介して第２の区画室１９４と連通されている。従って第
２の区画室１９４内の圧力は駆動室１１０内の圧力Ｐｃ
とされる。一方、吸入口１１６は、差圧用通路１９２を
介して第３の区画室１９５に連通されている。従って第
３の区画室１９５内の圧力は吸入圧Ｐｓとされる。ま
た、第１の区画室１９３と第２の区画室１９４とは連絡
路１９６を介して連絡されるとともに、この連絡路１９
６は弁体１９７によって開閉いずれかの状態とされる。
【００２３】弁体１９７は、差圧作動部材２００および
連結バー１９９と一体的に形成されている。また、差圧
作動部材２００はスプリング１９８によって図中左方向
に付勢されており、これによって弁体１９７はバルブシ
ート１９７ａに押し付けられて連絡路１９６を閉鎖す
る。第１の区画室内の圧力Ｐｄが大きくなって第３の区
画室１９５内の圧力Ｐｓとの差圧が大きくなると、その
差圧が差圧作動部材２００を図中右方向に移動させ、弁
体１９７は図中右方向に移動してバルブシート１９７ａ
から離脱して連絡路１９６を開ける構造とされている。
【００２４】スプリング１９８の付勢力は、吐出圧Ｐｄ
と吸入圧Ｐｓとの差圧がどの大きさとなった場合に連絡
路１９６を開くか、換言すれば、上記差圧がどの大きさ
となった場合に吐出圧Ｐｄが異常高圧状態になったとし
て第１の区画室１９３と第２の区画室１９４とを連通し
て作動流体の放出作業を行う必要があるか、の評価に基
づいて適宜定められる。
【００２５】次に、冷房回路作動時において作動流体を
吐出室１２０から駆動室１１０へ放出するための構造に
ついて説明する。図３に示すように、冷房用吐出容量変
更通路１０７の途中には冷房用吐出容量変更弁１４０が
設けられている。冷房用吐出容量変更弁１４０は、弁体
２１１とソレノイド２１３を有する電磁弁であり、冷房
回路作動時において、ソレノイド２１３の励磁・非励磁
を通じて冷房用吐出容量変更通路１０７を連通状態・非
連通状態のいずれかとする。また、暖房回路作動時に
は、上記暖房用吐出容量変更通路１９１を使って吐出容
量の変更を行うため、ソレノイド２１３を非励磁として
冷房用吐出容量変更通路１０７は常時非連通状態として
おく。冷房用吐出容量変更弁１４０は図示しない制御手
段によってその開閉が制御される。
【００２６】次に本空調装置の作用について説明する。
既に説明したように、図２に示す冷房回路１５１作動時
には、可変容量型圧縮機１０１で圧縮されて高温・高圧
となった作動流体はコンデンサ１５５・第１の膨張弁１
５７・熱交換機１５９・アキュムレータ１６１を経て再
び可変容量型圧縮機１０１に還流され再循環される。ま
た、暖房回路１５２作動時には、可変容量型圧縮機１０
１で圧縮されて高圧となった作動流体は、バイパス路１
５２ａ上の第２の膨張弁１６３・熱交換機１５９・アキ
ュムレータ１６１を経て再び可変容量型圧縮機１０１に
還流され再循環される。
【００２７】まず暖房回路１５２作動時の作用について
詳しく説明する。暖房回路１５２作動時においては、図
３に示す暖房用吐出容量変更弁１８１は作動流体の吐出
圧が高くなり過ぎる場合に開いて暖房用吐出容量変更通
路１９１を連通し、作動流体を吐出口１２１から駆動室
１１０に導いて駆動室１１０内の圧力を高くし、これに
よって圧縮機１０１の吐出容量を減少させることによっ
て吐出圧を減少させ、吐出圧の異常高圧状態を抑制す
る。一方、上記差圧が小さい場合、つまり吐出圧が異常
高圧状態にない場合には暖房用吐出容量変更弁１８１は
閉じられており、暖房用吐出容量変更通路１９１を非連
通状態として作動流体の駆動室１１０への放出が行われ
ないようにする。
【００２８】暖房用吐出容量変更弁１８１の開閉作用に
つき図４を用いて詳細に説明する。暖房回路作動時にお
いて、吐出圧Ｐｄが異常高圧状態とならない通常の状態
では、第１の区画室１９３内の圧力Ｐｄが差圧作動部材
２００を押圧して図中右方向に移動させようとするのに
対し、第３の区画室１９５内の圧力Ｐｓと、差圧作動部
材２００を図中左方向に付勢するスプリング１９８の付
勢力との合力がこれを阻止し、その結果、差圧作動部材
２００は移動をおこない得ない状態とされる。この場
合、連結バー１９９を介して差圧作動部材２００と一体
的に形成された弁体１９７はバルブシート１９７ａに当
接し、第１の区画室１９３と第２の区画室１９４とを連
絡する連絡路１９６を閉鎖する。この結果暖房用吐出容
量変更弁１８１は閉じた状態とされる。従って吐出圧Ｐ
ｄが異常高圧状態とならない通常の状態では、吐出口２
１と駆動室１１０とは連通状態とされないので、作動流
体の吐出口１２１から駆動室１１０への放出は行われ
ず、吐出容量の変更は行われない。
【００２９】これに対し、例えばエンジン１７０（図２
参照）の出力上昇等により圧縮機１０１への駆動入力が
上昇した場合、圧縮機１０１の仕事量が増大して暖房回
路１５２へ送出される作動流体の単位時間あたりの容量
が増大し、この結果圧縮機１０１から吐出される作動流
体の吐出圧が定常圧を超えて上昇する場合が生じる。暖
房回路１５２作動時においては、既に述べたように、比
較的高い吐出圧を利用して回路を作動するため、吐出圧
が多少上昇しただけでも回路の上限圧力に達し易く、異
常高圧状態が生じ易い。この場合、吸入圧は吐出圧に追
従して上昇するものではなく、吐出圧は吸入圧に対して
も相対的に上昇することになる。なぜなら、圧縮機１０
１の容量が増加した場合、作動流体が暖房回路１５２内
を還流しているところへ更に容量の増加した作動流体が
圧縮機１０１から供給される一方、回路内流体抵抗等の
ため暖房回路１５２内を流れる作動流体が直ちに吸入部
Ｓから圧縮機に吸入され得ないので、結果的に作動流体
の吸入量に対して作動流体の吐出量が過剰となり、吐出
圧Ｐｄが吸入圧Ｐｓに対し相対的に上昇するからであ
る。従って、圧縮機１０１の容量が増加した場合、吸入
圧に対する吐出圧の差圧が増大することになる。
【００３０】作動流体の吐出圧Ｐｄが吸入圧Ｐｓに対し
て相対的に上昇した場合、第１の区画室１９３内の圧力
Ｐｄが差圧作動部材２００を押圧して図中右方向に移動
させようとする力が、第３の区画室内の圧力Ｐｓと、差
圧作動部材２００を図中左方向に付勢するスプリング１
９８の付勢力との合力に打ち勝って、差圧作動部材２０
０が図中右方向に移動される。この結果バルブシート１
９７ａに当接していた弁体１９７は図中右方向に移動
し、第１の区画室１９３と第２の区画室１９４とを連絡
する連絡路１９６を開放して両室を連通状態とする。従
って吐出圧Ｐｄが異常高圧状態となった場合には、作動
流体は吐出口１２１から連絡路１９６・第２の通路１９
１ｂを経由して駆動室１１０（図２参照）へと放出さ
れ、その結果駆動室１１０内の圧力Ｐｃが増加して吐出
容量が減少し、これによって圧縮機１０１の吐出圧が減
少して異常高圧状態が抑制されることになる。
【００３１】この場合、一度圧縮機１０１に仕事をさせ
て昇圧した作動流体を駆動室１１０に放出するのでエネ
ルギー効率が多少悪くなるものの、少量の放出量によっ
て吐出容量が減少し、放出動作を以後継続させなくても
吐出圧が減少することになり、作動流体を暖房回路１５
２外へ捨てるものではないので極端なエネルギー損失が
生じるものではなく、また暖房回路１５２作動のための
作動流体が不足するといった事態は生じない。なお、駆
動室１１０へ放出された作動流体は、図３に示すＳＣ通
路１０５・吸入室１１５・吸入孔１１８ａ・吸入弁１１
８を経由してシリンダボア１０９内に吸入されて圧縮さ
れた後、吐出孔１２３ａ・吐出弁１２３・吐出室１２
０、吐出口１２１を通って吐出され、暖房回路１５２へ
再度送られる。
【００３２】次に冷房回路１５１（図２参照）作動時の
作用について説明する。図３に示す冷房用吐出容量変更
弁１４０は、冷房回路１５１作動時において作動流体の
吸入圧が低くなり過ぎる場合に開いて冷房用吐出容量変
更通路１０７を連通し、作動流体を吐出室１２０から駆
動室１１０に導いて駆動室１１０内の圧力を高くし、圧
縮機１０１の吐出容量を減少させることによって吸入圧
を増加させ、吸入圧が低すぎる場合に生じ得る熱交換機
１５９（図２参照）の着霜を防止する。冷房用吐出容量
変更弁１４０を開いて吸入圧を増加するべく、特に図示
しない制御手段は作動流体の吸入圧を検出するとともに
該吸入圧が低すぎると判断した場合に、制御信号を送っ
てソレノイド２１３を励磁して弁体２１１を移動させて
冷房用吐出容量変更弁１４０を開く。これによって高圧
の作動流体を吐出室１２０から駆動室１１０に放出して
圧縮機１０１の吐出容量を減少させる。この結果吸入圧
が増加して熱交換機１５９の着霜が防止されるものであ
る。
【００３３】なお、暖房回路作動時には、暖房用吐出容
量変更弁１８１によって吐出圧の増減を行うので、冷房
用吐出容量変更弁１４０は常に閉じておく必要があり、
逆に、冷房回路作動時には、冷房用吐出容量変更弁１４
０によって吐出圧の増減を行うので、暖房用吐出容量変
更弁１８１は常に閉じておく必要がある。しかしなが
ら、暖房用吐出容量変更弁１８１は作動流体の吐出圧と
吸入圧との差圧によって開く構造とされており、冷房用
吐出容量変更弁１４０のように外部信号によって作動す
る構造とされていないので、暖房回路または冷房回路の
どちらが作動中かを問わず、吐出圧が吸入圧に対して急
激に増大した場合に暖房用吐出容量変更弁１８１が開い
てしまう可能性がある。つまり、暖房用吐出容量変更弁
１８１は冷房回路作動時には閉じている必要があるにも
かかわらず、吐出圧と吸入圧との差圧によって偶発的に
開かれてしまうことも考えられる。しかしながら、冷房
回路では暖房回路のようにできるだけ高圧力の作動流体
を用いて回路を作動させるという要請が働かず暖房回路
作動時に比べて比較的低い吐出圧となり、更に、暖房用
吐出容量変更弁１８１の開弁条件は一層高い圧力を定常
吐出圧として用いる暖房回路側に設定されているので、
冷房回路作動中に暖房用吐出容量変更弁１８１が開かれ
る不具合は生じない。
【００３４】本実施の形態によれば、ホットガスバイパ
スヒータである暖房回路を備えた空調装置において、暖
房運転時の異常高圧状態を抑制するために暖房回路内の
作動流体を冷房回路に放出してしまって暖房能力が不足
するという問題点や、圧縮機に仕事をさせて高圧に昇圧
した作動流体を暖房回路外に無駄に放出してしまってエ
ネルギー効率が非常に悪くなるといった問題が生じな
い。しかも、作動流体を吐出側から吸入側に放出して、
かかる放出の直接的作用によって吐出圧の減少を図るの
ではなく、少量の作動流体を駆動室へ放出することによ
って、駆動室内の圧力の増加・斜板の傾斜角の減少・ピ
ストンストロークの減少・吐出容量の減少を行わしめ、
これによって吐出圧を減少させる構成であり、吐出圧の
異常高圧状態抑制のために強いられるエネルギーの無駄
が最小限に抑えられることになる。
【００３５】また、図３に示すように、駆動室１１０は
抽気通路１０５を介して吸入室１１５と連通されている
とはいえ、吐出口１２１から放出された作動流体は一時
的に駆動室１１０内に滞留され、吸入室１２０へ直接に
放出されるものではないので、吸入圧Ｐｓが高圧作動流
体の放出による直接的影響を受けて上昇することが防止
され、その結果、吐出圧Ｐｄの低減効果が比較的長く持
続することになる。この意味で、本発明における駆動室
１１０への作動流体の放出は、実質的に駆動室１１０を
リザーブタンクとして使用できるという意義を有する。
【００３６】また、図４によく示されるように、吐出圧
Ｐｄの放圧は、該吐出圧Ｐｄと吸入圧Ｐｓとの差圧に基
づいておこなわれるものであり、例えば大気圧や真空な
どを差圧の比較基準として構成する必要がないため、装
置の気密性を向上させることが可能である。
【００３７】（変更例）この変更例では、図５に示すよ
うに、吐出圧Ｐｄと駆動室１１０内の圧力Ｐｃとの差圧
によって開かれる暖房用吐出容量変更弁２８１を用いて
暖房用吐出容量変更手段２９１が構成されている。つま
り、高圧側に吐出圧を、低圧側に駆動室１１０内の圧力
Ｐｃを用いている。本変更例における暖房用吐出容量変
更弁２８１では、第１の区画室２９３，第２の区画室２
９４が設けられている。第１の区画室２９３は第１の通
路２９１ａを介して吐出口１２１と連通されている。従
って、第１の区画室２９３内の圧力は吐出圧Ｐｄとされ
る。第２の区画室２９４は、第２の通路２９１ｂを介し
て駆動室１１０と連通されている。従って、第２の区画
室２９４内の圧力は駆動室１１０内の圧力Ｐｃとされ
る。
【００３８】一方、第１の区画室２９３と第２の区画室
２９４とは連絡路２９６を介して連絡されるとともに、
弁体２９７によって開閉いずれかの状態とされる。この
弁体２９７はスプリング２９８によって図中右方向に付
勢されている。
【００３９】この暖房用吐出容量変更弁２８１では、作
動流体の吐出圧Ｐｄが異常高圧状態とならない通常の状
態では、第１の区画室２９３内の圧力Ｐｄが弁体２９７
を図中左方向に移動させようとするのに対し、第２の区
画室２９４における圧力Ｐｃとスプリング２９８の付勢
力との合力がこれを阻止し、その結果、弁体２９７は移
動をおこない得ない。この場合、弁体２９７はバルブシ
ート２９７ａに当接し、第１の区画室２９３と第２の区
画室２９４とを連絡する連絡路２９６を閉鎖する。従っ
て、吐出圧Ｐｄが異常高圧とならない通常の状態では、
吐出口１２１と駆動室１１０とは連通されない。
【００４０】これに対し作動流体の吐出圧Ｐｄが上昇し
て異常高圧となった場合、第１の区画室２９３内の圧力
Ｐｄが弁体２９７を押圧して図中左方向に移動させよう
とする力が、第２の区画室２９４内の圧力Ｐｃと、スプ
リング２９８の付勢力との合力に打ち勝って、弁体２９
７が図中左方向に移動される。この結果、バルブシート
２９７ａに当接していた弁体２９７は、図中左方向に移
動して第１の区画室２９３と第２の区画室２９４とを連
絡する連絡路２９６を開放し、両室を連通状態とする。
すなわち暖房用吐出容量変更弁２８１は開かれることに
なる。従って、作動流体の吐出圧Ｐｄが異常高圧状態と
なった場合には、作動流体は連絡路２９６・第２の区画
室２９４・第２の通路２９１ｂを経由して駆動室１１０
へ放出され、吐出容量が減少して吐出圧が減少し、これ
によって吐出圧の異常高圧が抑制されることになる。
【００４１】なお、本実施の形態およびその変更例で
は、可変容量型圧縮機のうち、片側斜板式のもの、すな
わち、図３中の斜板１３０の片側だけにピストン１３５
が配置されたタイプを用いて説明しているが、例えば斜
板の両側にピストンを連結して往復動させる両頭ピスト
ンタイプの可変容量型圧縮機をもって構成することも可
能である。
【００４２】また本実施の形態では、吐出容量変更手段
は可変容量型圧縮機の内部（ハウジング内）に設けられ
る構成であったが、これを可変容量型圧縮機外に設ける
構成としてもよい。また本実施の形態では、空調装置は
冷房回路と暖房回路とを有しているが、冷房回路を削除
した構成とすることも可能である。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、ホットガスバイパスヒ
ータである暖房回路を備えた空調装置において、吐出圧
が異常高圧状態にある場合に作動流体を吐出部から吸入
部へと放出する手段を採用したため、暖房運転時の異常
高圧状態を抑制するために暖房回路内の作動流体を冷房
回路に放出してしまって暖房能力が不足するという問題
点や、圧縮機に仕事をさせて高圧に昇圧した作動流体を
暖房回路外に無駄に放出してしまってエネルギー効率が
非常に悪いといった問題点が解決されることとなった。
さらに、本発明によれば吐出容量変更手段は圧縮機内部
の差圧で作動するため、気密性の点で弁構造を簡単にで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の空調装置の構造を示す断面図である。
【図２】本実施の形態に係る空調装置の構造を概括的に
示す断面図である。
【図3】本実施の形態に係る空調装置のうち圧縮機およ
び吐出容量変更手段の構造を示す断面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線断面図であって、本実施
の形態に係る吐出容量変更手段の詳細な構造を示す断面
図である。
【図５】変更例に係る空調装置における吐出容量変更手
段の詳細な構造示す断面図である。
【符号の説明】
１０１ コンプレッサ １１０ 駆動室 １１５ 吸入室 １２０ 吐出室 １２５ 駆動軸 １３０ 斜板 １３５ ピストン １４０ 冷房用吐出容量変更弁 １８１ 暖房用吐出容量変更弁 １９１ 暖房用吐出容量変更通路 １９２ 差圧用通路 １９３ 第１の区画室 １９４ 第２の区画室 １９５ 第３の区画室 １９６ 連絡路 １９７ 弁体 ２００ 差圧作動部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 崇行 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 伴 孝志 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H076 AA06 BB21 CC20 CC27 CC42 CC83 CC84 CC93 3L092 AA02 AA03 BA05 BA08 BA16 DA14 EA03 EA05 FA03 FA23

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧縮機と、冷房回路と、暖房回路と、吐
    出容量変更手段とを有し、 前記圧縮機は、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吐出する吐出部とを有すると
    ともに、圧縮された作動流体を前記吐出部から前記駆動
    室へ放出することによって吐出容量が減少されるもので
    あり、 前記冷房回路は、前記吐出部から前記吸入部へと至る経
    路上に配置されたコンデンサと前記コンデンサよりも下
    流側に配置された熱交換機とを有し、 前記暖房回路は、前記吐出部から前記熱交換機へと至る
    バイパス路と、前記熱交換機とを有し、 前記吐出容量変更手段は、作動流体の吐出圧と、作動流
    体の吸入圧または前記駆動室内の圧力との差圧が大きく
    なった場合に、作動流体を前記吐出部から前記駆動室へ
    放出することを特徴とする空調装置。
  2. 【請求項２】 前記吐出容量変更手段は、前記吐出部か
    ら前記駆動室に至る吐出容量変更通路と、前記吐出容量
    変更通路上に設けられた吐出容量変更弁とを有し、 前記吐出容量変更弁は、作動流体の吸入圧または前記駆
    動室内の圧力に対する吐出圧の差圧が大きくなった場合
    に該差圧によって開かれることを特徴とする請求項１に
    記載の空調装置。
JP10283118A 1998-10-05 1998-10-05 空調装置 Pending JP2000111177A (ja)

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US09/411,091 US6250094B1 (en) 1998-10-05 1999-10-04 Air conditioning systems

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