JP2000179954A - 空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房回路と冷房回路とを備えた空調装置にお
いて、暖房回路起動時における作動流体の吐出圧の立ち
上がり時間を早くして容量復帰性を向上する工夫を講じ
るとともに、かかる工夫を講じても冷房回路作動時にお
ける吐出圧の脈動等の不具合を生じることのない技術を
提供する。 【解決手段】 圧縮機１０１と冷房回路と暖房回路とを
有し、圧縮機１０１は駆動室１１０と吸入部１１６と吐
出部１２０，１２１を有し、作動流体を吐出部１２０か
ら駆動室１１０へ放出して吐出容量が減少され、冷房回
路は、吐出部１２１から吸入部１１６へ至る経路上に配
置されたコンデンサと熱交換機を有し、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熱交換機
を有し、吐出部１２１からの作動流体の吐出は、暖房回
路作動時において作動流体の吐出圧が所定値以下の場合
に制限または遮断され、冷房回路作動時には制限または
遮断されないことを特徴とする空調装置。

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おける暖房回路起動時
の容量復帰技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】暖房回路と、冷房回路と、両回路を作動
させるための圧縮機とを有する空調装置の一例が、特開
平５−２２３３５７号公報に開示されている。かかる空
調装置における暖房回路は、冷房回路を構成する部品の
一部を利用することによって暖房機能を奏させるもので
あり、一般にホットガスバイパスヒータと通称されてい
る。一方、例えば特開平１０−４７２４２号公報に開示
されるように、圧縮機の一種類として、吐出容量を適宜
変更することができる構成を有する可変容量型圧縮機が
知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の空調装置に
おける冷暖房回路の作動源に、上記可変容量型圧縮機を
組合わせる構成が考えられる。この場合、空調装置の運
転を停止する度に可変容量型圧縮機の内部の圧力を低く
して空調装置が再起動される場合の起動ショックを抑制
する工夫が考えられる。一方、このような工夫をした場
合、空調装置停止時における可変容量型圧縮機の吐出部
の圧力が低いため、空調装置を起動する際に、作動流体
の吐出圧が低圧状態から立ち上がって回路を十分に作動
させることができるまでに時間を要し、回路作動に必要
な容量の復帰性が悪いという問題点が予想される。特
に、空調装置の外周温度が低い場合、すなわち暖房回路
の起動時には、吐出圧が十分に立ち上がるまでに一層多
くの時間を要する。

【０００４】暖房回路起動時における吐出圧の立ち上が
り時間を短くして容量復帰性を向上させるために、作動
流体の吐出圧と吸入圧との差圧によって開かれる弁を吐
出経路に設けておくという工夫が更に考えられる。暖房
回路起動時における低い吐出圧では上記差圧が大きくな
らず、当該弁は閉じていることになり、吐出部からの作
動流体の吐出が遮断されることになる。すると作動流体
は吐出部から回路に送られず吐出部に滞留するので、吐
出圧が短時間のうちに昇圧されることになる。短時間の
うちに吐出圧が昇圧されると可変容量型圧縮機の容量が
短時間のうちに復帰し、以降吐出圧は所定の基準値を維
持できるようになる。同時に、吐出圧が上昇すると上記
吐出圧と吸入圧の差圧が大きくなるので、当該差圧によ
って上記弁は開かれるととともにかかる開弁状態が維持
され、以後作動流体は円滑に回路に送られることにな
る。

【０００５】上記のごとき弁を設けた場合、その開弁条
件は吐出圧と吸入圧との差圧に依存することになる。と
ころで、かかる工夫が施された空調装置において冷房回
路を作動する場合、吸入圧が所定の基準値よりも低くな
った場合、冷房回路の熱交換機に着霜が生じるおそれが
あるため、可変容量型圧縮機の吐出容量を減少して吸入
圧の低圧状態を回避することが考えられる。すなわち、
可変容量型圧縮機の吐出容量が減少した場合、吸入圧が
増加するとともに吐出圧が減少するという特性を利用し
て、吸入圧の異常低圧対策が講じられる。

【０００６】しかしながら、冷房回路作動時において吐
出容量を減少させた場合、異常低圧対策は効果的に行わ
れるものの、同時に作動流体の吐出圧と吸入圧との差圧
が減少してしまうので、上記した容量復帰性向上のため
の弁が閉じてしまうことが予測される。この弁が閉じる
と、上述のごとく吐出部が遮断されて吐出圧が上昇し、
かかる吐出圧の上昇によって再び弁が開き、かくして弁
が開閉を繰り返して吐出圧の脈動を引き起こすことにな
って好ましくない。また、かかる吐出圧の脈動に伴って
可変容量型圧縮機の吐出容量も変動するという不具合が
生じてしまう。

【０００７】そこで本発明では、暖房回路と冷房回路と
を備えた空調装置において、暖房回路起動時における作
動流体の吐出圧の立ち上がり時間を早くして容量復帰性
を向上する工夫を講じるとともに、かかる工夫を講じて
も冷房回路作動時における吐出圧の脈動等の不具合を生
じることのない技術を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ため、請求項１の発明では、圧縮機と、冷房回路と、暖
房回路とを有する空調装置において下記の要件を有す
る。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。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する。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
記熱交換機とを有する。前記吐出部からの作動流体の吐
出は、前記暖房回路作動時において作動流体の吐出圧が
所定値以下の場合に制限または遮断され、前記冷房回路
作動時には制限または遮断されない。

【０００９】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
量を減少する可変容量型圧縮機を用いて、冷房回路と暖
房回路を択一的に作動する。本空調装置における暖房回
路はホットガスバイパスヒータと通称される。なお、バ
イパス路には膨張弁等の減圧手段を設けておくことが好
ましい。吐出部からの作動流体の吐出は、暖房回路作動
時において吐出圧が所定値以下の場合に制限または遮断
されることになる。吐出圧が所定値以下の場合とは、暖
房回路起動時において作動流体の吐出圧が十分に立ち上
がっていない状態に相当する。この場合、本空調装置で
は吐出部からの作動流体の吐出を制限または遮断する。
作動流体の吐出が制限される場合、圧縮された作動流体
は吐出部から暖房回路へと送られにくくなり、吐出部に
おける作動流体の圧力は昇圧されることになる。また作
動流体の吐出が遮断される場合、圧縮された作動流体は
吐出部から暖房回路へ全く送られず、吐出部における作
動流体の圧力は更に迅速に昇圧されることになる。これ
らの結果、作動流体の吐出圧が迅速に高められるので、
可変容量型圧縮機の容量が迅速に復帰することになる。
容量が復帰すると暖房能力を十分に発揮させるのに必要
な吐出圧が定常的に得られることになる。一方、作動流
体の吐出圧が所定値を超えた場合(吐出圧が十分昇圧さ
れた場合)には、もはや吐出部からの作動流体の吐出を
制限または遮断する必要がないため、作動流体は吐出部
から暖房回路へと送られることになる。

【００１０】一方、冷房回路は本来高温下で使用される
ことが予定されており、暖房回路のごとく作動流体の吐
出圧の立ち上がりに時間がかかるという問題は生じな
い。従って冷房回路作動時には、吐出部から冷房回路へ
の作動流体の吐出は制限または遮断されない。このため
冷房回路作動時にあっては、低すぎる吸入圧を高くする
べく可変容量型圧縮機の吐出容量を減少させる制御を行
ったとしても、作動流体の吐出圧が脈動するといった不
具合は生じない。

【００１１】請求項２の発明では、圧縮機と、冷房回路
と、暖房回路とを有する空調装置において、下記の要件
を有する。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、
前記吐出部からの作動流体の吐出経路上に設けられた弁
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。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する。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する。前記吐出経路上に設
けられた弁は、前記冷房回路作動時に容量制御によって
調整される最低吸入圧力値以上の圧力で開く。

【００１２】請求項２の空調装置では、請求項１の空調
装置と同様に、吐出部からの作動流体の吐出は、冷房回
路作動時においては遮断または制限されず、かつ、暖房
回路作動時において作動流体の吐出圧が十分に立ち上が
ってこない場合には遮断または制限されて、迅速な吐出
圧の昇圧を促すことになる。本空調装置では、かかる作
動流体の吐出の遮断または制限は、吐出部からの作動流
体の吐出経路上に設けられた弁の開閉を介して行われ
る。この弁は、冷房回路または暖房回路のいずれが作動
しているかを問わず、吐出圧が冷房回路作動時の基準吸
入圧以上の圧力になると開くように開弁条件が設定され
ている。当該弁は、冷房回路作動時においては常時開い
ていることになる。なぜなら、可変容量型圧縮機におけ
る作動流体の吐出圧は吸入圧を下回ることはないので、
作動流体の吐出圧は、冷房回路作動時には常に冷房回路
作動時の基準吸入圧よりも高く、従って上記開弁条件が
満たされることになるからである。従って冷房回路作動
時においては、吐出部からの作動流体の吐出は遮断また
は制限されなくなるため、吐出圧の脈動等といった不具
合が生じないことになる。一方、暖房回路作動時におい
て作動流体の吐出圧が上記基準吸入圧よりも低い場合、
すなわち暖房回路起動時における吐出圧が未だ十分に高
められておらず、冷房回路作動時の基準吸入圧を下回る
程に低い場合には、上記開弁条件が満たされないので、
吐出部からの作動流体の吐出は遮断または制限されるこ
とになる。そのため作動流体の吐出圧が短時間のうちに
昇圧されて容量復帰することになる。この昇圧により吐
出圧が上記基準吸入圧以上となった場合には、吐出部か
らの作動流体の吐出は制限または遮断されず、円滑に暖
房回路に送られる。

【００１３】請求項３の発明では、圧縮機と、冷房回路
と、暖房回路とを有する空調装置において、下記の要件
を有する。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。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する。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する。前記吐出部における作動
流体の吐出は、外周温度が所定値以下であって作動流体
の吐出圧が所定値以下の場合に制限または遮断される。

【００１４】請求項３の空調装置においても、吐出部か
らの作動流体の吐出は、冷房回路作動時においては遮断
または制限されず、かつ、暖房回路作動時において作動
流体の吐出圧が十分に立ち上がってこない場合には遮断
または制限されて、迅速な吐出圧の昇圧を促すことにな
る。本空調装置では、かかる作動流体の吐出の遮断また
は制限は、外周温度および作動流体の吐出圧をパラメー
タとして行われる。外周温度をパラメータとするのは、
冷房回路作動時と暖房回路作動時とを区別するためであ
る。つまり、外周温度が当該所定値以下ならば暖房回路
が作動され、外周温度が当該所定値を超えれば冷房回路
が作動されるものと区別する。従って外周温度における
所定値は、暖房回路が作動されることが予定されている
温度として設定しておくことが好ましい。また作動流体
の吐出圧をパラメータとするのは、吐出圧が十分に立ち
上がっていない状態か否かを区別するためである。

【００１５】請求項４の発明では、前記吐出部における
作動流体の吐出の制限または遮断はバイメタルを介して
行われることを特徴とする請求項３に記載の空調装置と
いう構成とされる。

【００１６】請求項４の空調装置では、請求項３の空調
装置にあって暖房回路が起動される際の作動流体の吐出
の制限または遮断はバイメタルを介して行われることに
なる。具体的には、バイメタルの温度変化に応じた形状
変化を利用して、吐出部からの吐出経路における作動流
体の吐出の制限または遮断を行う。

【００１７】

【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１
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容量復帰手段
は、図２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１においては示されていない。容量復帰
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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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１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。

【００２１】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、バイパ
ス路１５２ａ上に設けられた第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。

【００２２】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作動時に熱交換機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ものであり、エンジン１７０の起動
時、特に外気温（外周温度）が−２０℃等といった低温
下における起動のように、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、これを補うために好適
に用いられる。

【００２３】次に図２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。

【００２４】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２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２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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】本実施の形態では、作動流体放出路１４５
上に設けられた容量制御弁１４０を開けることによっ
て、高圧の作動流体を吐出室１２０から駆動室１１０へ
放出する。具体的には、暖房回路作動中において作動流
体の吐出圧Ｐｄが所定の基準値を超えて高圧状態となっ
た場合、および冷房回路作動中において作動流体の吸入
圧Ｐｓが所定の基準値を下回るような低圧状態となった
場合に、ソレノイド１４３を介して弁体１４１が開き、
第１の放出路１４５ａと第２の放出路１４５ｂとを連通
する。これにより高圧の作動流体が吐出部１２０から駆
動室１１０に放出され、駆動室１１０内の圧力が上昇
し、斜板１３０が立ち、ピストンストロークが減少し、
吐出容量が減少し、その結果、作動流体の吐出圧が減少
するとともに吸入圧が増加する。また、駆動室１１０に
放出された作動流体は抽気通路１４７を通って吸入室１
１５に送られる。

【００２９】図２に示すように、吐出口１２１には容量
復帰手段２０１が設けられている。容量復帰手段２０１
は、概略的に見て、弁体２０３と、パイロット室２０７
と、差圧室２０９とから構成されている。弁体２０３
は、図中上下方向に移動が可能であり、図２は弁体２０
３がもっとも下方に移動した状態を示す。この状態にお
いて弁体２０３は吐出口１２１を遮断している。パイロ
ット室２０７は、パイロット通路２０５によって吐出室
１２０と連通されている。従ってパイロット室２０７内
の圧力は吐出圧Ｐｄとされる。差圧室２０９は、通気路
２１１によって大気に通じており、従って差圧室２０９
内の圧力は大気圧とされる。また、差圧室２０９内部に
はスプリング２１３が設けられている。

【００３０】弁体２０３は、パイロット室２０７内の圧
力Ｐｄが大きくなって、差圧室２０９内の大気圧および
スプリング２１３の図中下方への付勢力の合力に対する
差圧が大きくなった場合に、図２中上方に移動して吐出
口１２１を開放する。一方、パイロット室２０７内の圧
力Ｐｄが小さい場合には、図２に示されるように弁体２
０３は図中下方に移動して吐出口１２１を遮断する。弁
体２０３の具体的な開弁条件はスプリング２１３の剛性
を適宜調節する等して設定できる。本空調装置では、冷
房回路作動時における作動流体の基準吸入圧以上の圧力
によって、弁体２０３が図中上方に移動して吐出口１２
１を開放するように設定されている。つまり、冷房回路
または暖房回路のいずれが作動中かを問わず、弁体２０
３は冷房回路作動時における作動流体の基準吸入圧以上
の圧力で開く。

【００３１】暖房回路作動時においては、作動流体の吐
出圧Ｐｄが上記基準吸入圧よりも小さい場合には弁体２
０３は吐出口１２１を遮断し、吐出圧Ｐｄが上記基準吸
入圧以上となった場合には弁体２０３は吐出口１２１を
開放する。また、冷房回路作動時においては、作動流体
の吐出圧Ｐｄは常に基準吸入圧Ｐｓよりも大きいことか
ら、弁体２０３は常に吐出口１２１を開放している。

【００３２】次に本空調装置の作用について説明する。
前提として空調装置１００を停止する場合、空調装置１
００が再起動される際の起動ショックを抑制するべく可
変容量型圧縮機１０１を最小吐出容量状態とする必要性
があり、可変容量型圧縮機１０１内の圧力は低圧状態と
される。従って、空調装置１００が停止している状態か
ら冷暖房回路１５１，１５２を起動させる場合、可変容
量型圧縮機１０１における作動流体の吐出圧Ｐｄは低圧
状態から高圧状態へと立ち上がっていき、これに伴って
吐出容量も順次復帰していく。しかしながら、空調装置
１０１の外周温度が低い場合、すなわち暖房回路起動の
際には、作動流体の吐出圧が立ち上がるのに時間を要す
るという問題がある。

【００３３】このため、図２に示すように、容量復帰手
段２０１の弁体２０３は、吐出口１２１を遮断し、吐出
室１２０内の作動流体が吐出口１２１から吐出されない
ようにする。なお、この場合容量制御弁１４０も閉じて
いる。すると、吐出室１２０内の高圧の作動流体は吐出
室内に滞留するので、吐出圧Ｐｄは短時間のうちに昇圧
されることになる。ところでパイロット通路２０５によ
って吐出室１２０と連通されたパイロット室２０７内の
圧力は吐出圧Ｐｄとされるが、吐出圧Ｐｄが昇圧され、
差圧室２０９内に導入された大気圧とスプリング２１３
の付勢力の合力よりも大きくなった場合、弁体２０３は
図中上方に移動して吐出口１２１を開くことになる。な
お既に述べたように、弁体２０３が冷房回路作動時にお
ける基準吸入圧以上の圧力で開くように、スプリング２
１３の剛性が調節されている。この結果、吐出室１２０
内に滞留していた作動流体は、吐出口１２１から吐出さ
れ、図１に示す暖房回路１５２に送られることになる。
この時、作動流体の吐出圧Ｐｄは十分に昇圧されている
ので、可変容量型圧縮機１０１の容量は暖房回路１５２
を作動するのに十分な程度に復帰される。

【００３４】暖房回路の定常作動中における作動流体の
吐出圧Ｐｄは、差圧室２０９内の大気圧およびスプリン
グ２１３の付勢力の合力に打ち勝って弁体２０３を図中
上方に押し上げ続けるのに十分な程の大きさである。換
言すれば、暖房回路の定常作動中、吐出口１２１は遮断
されず、従って作動流体は吐出室１２０から吐出口１２
１を通って吐出され、図１に示す暖房回路１５２に送ら
れることになる。

【００３５】暖房回路の定常作動中において作動流体の
吐出圧Ｐｄが所定の基準値を超えて高圧状態となった場
合、図２に示す容量制御弁１４０が開いて吐出容量が減
少し、その結果吐出圧Ｐｄが減少することになる。これ
はあくまで吐出圧Ｐｄが過度の高圧状態となることを抑
制するための制御であり、吐出圧Ｐｄは、弁体２０３が
吐出口１２１を遮断してしまう程に減圧されるものでは
ない。従って暖房回路の起動時を除いて、暖房回路作動
中に吐出口１２１が遮断されることはない。

【００３６】冷房回路作動時においては、外周温度が高
く吐出圧の立ち上がりが比較的早く、上述した容量復帰
手段は吐出口１２１を遮断しない。従って作動流体は吐
出室１２０から吐出口１２１を経て吐出されることにな
る。ところで冷房回路作動時には、図１に示す熱交換機
１５９における着霜を防止するために、作動流体の吸入
圧Ｐｓが過度に低圧になるのを防止するための手段が講
じられている。具体的には、冷房回路作動時において作
動流体の吸入圧Ｐｓが基準吸入圧値を下回った場合に
は、図２に示す容量制御弁１４０が開いて、高圧の作動
流体を吐出室１２０から駆動室１１０に放出する。基準
吸入圧値とは、定常的な冷房回路作動時における作動流
体の吸入圧の基準値である。高圧の作動流体が吐出室１
２０から駆動室１１０へ放出される結果、駆動室１１０
内の圧力Ｐｃが高くなり、斜板１３０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・吐出圧Ｐ
ｄの減少および吸入圧Ｐｓの増加が生じる。

【００３７】このように冷房回路作動中において、作動
流体の吸入圧Ｐｓの過度の低圧状態を防止するために吐
出容量制御を行った場合、結果的に吐出圧Ｐｄが減少し
てしまうことになるが、既に述べたように、弁体２０３
は冷房回路作動時の基準吸入圧以上の圧力で開弁される
ように設定されており、弁体２０３は冷房回路作動中は
常時開かれている（吐出口１２１を開放する）ことにな
る。なぜなら、冷房回路作動中に生じ得る吸入圧の最小
値は基準吸入圧値であり、一方吐出圧Ｐｄは常に吸入圧
Ｐｓよりも大きいので、冷房回路作動中の容量変更制御
によって吐出圧Ｐｄが減少したとしても、弁体２０３の
開弁条件は常に満たされており、弁体２０３が吐出口１
２１を遮断することはないからである。

【００３８】本空調装置によれば、暖房回路作動時にお
いて作動流体の吐出圧Ｐｄが低い場合、すなわち暖房回
路起動時においては、弁体２０３が吐出口１２１を遮断
することによって吐出圧Ｐｄが迅速に立ち上げられるの
で、容量復帰性が向上されることになる。しかも、弁体
２０３は冷房回路作動時の基準吸入圧以上の圧力で開く
ように開弁条件が設定されているため、冷房回路作動中
は弁体２０３は常時開いていることになる。従って、冷
房回路作動中に吸入圧の過度の低圧状態を解消すべく吐
出容量を減少する制御を行ったとしても、弁体２０３が
吐出口１２１を遮断することはないので、吐出圧の脈動
や、吐出容量の変動といった不具合は生じない。

【００３９】（第１の変更例）この変更例は、外周温度
をパラメータとして作動流体の吐出口を遮断する構成を
採用している。図３に示すように、本変更例では、吐出
口１２１上に容量復帰手段３０１が設けられている。容
量復帰手段３０１は、概略的に見て、弁体３０３とパイ
ロット室３０７と、差圧室３１９と、バイメタル３１５
とから構成されている。弁体３０３は、図３中上下方向
に移動が可能である。図３は弁体３０３が下方に移動し
た状態を示している。パイロット室３０７は、パイロッ
ト通路３０５によって吐出口１２１と連通されている。
従ってパイロット室３０７内の圧力は吐出圧Ｐｄとされ
る。差圧室３１９は、差圧通路３１１によって吸入口１
１６と連通されており、差圧室３１９内の圧力は吸入圧
Ｐｓとされる。また差圧室３１９内にはスプリング３１
３が設けられている。パイロット室３０７は、更に誘導
路３０６および区画室３１７を経由して、吐出口１２１
の吐出側（図３では弁体３０３よりも右側の吐出口部
分）に通じている。誘導路３０６と区画室３１７との間
にはバイメタル３１５が設けられている。このバイメタ
ル３１５は、外周温度が所定値以下の場合には、誘導路
３０６から区画室３１７に至る経路を遮断し（バイメタ
ル３１５は図３の状態から変形して上下方向に伸長す
る）、外周温度が所定値を超えた場合には誘導路３０６
と区画室３１７とを連通状態とする。図３は連通した状
態を示している。本変更例では、バイメタル３１５が変
形するための所定温度を、冷房回路作動が予定される外
周温度および暖房回路作動が予定される外周温度とに係
らしめている。

【００４０】弁体３０３は、パイロット室３０７内の圧
力Ｐｄが大きくなって、差圧室３１９内の吸入圧Ｐｓお
よびスプリング３１３の図中下方への付勢力の合力との
差圧が大きくなった場合に、図３中上方に移動して吐出
口１２１を開放する。一方、パイロット室３０７内の圧
力Ｐｄが小さい場合には、弁体３０３は図中下方に移動
して吐出口１２１を遮断する。弁体３０３の具体的な開
弁条件はスプリング３１３の剛性を適宜調節する等して
設定できる。

【００４１】暖房回路作動時においては、外周温度が低
くバイメタル３１５は、図３の状態から上下真直に伸長
して、誘導路３０６から区画室３１７に至る経路を遮断
する状態とされる。従って暖房回路作動中に誘導路３０
６・区画室３１７を介して作動流体が吐出されることは
ない。暖房回路が起動される場合には、吐出圧Ｐｄが未
だ低いので、パイロット室３０７内の吐出圧Ｐｄは差圧
室３１９内の吸入圧Ｐｓとスプリング３１３の図中下方
への付勢力との合力に打ち勝って弁体３０３を上方に押
し上げることができないので、吐出口１２１は弁体３０
３によって遮断されている。従って作動流体は吐出口１
２１から外方（暖房回路側）に吐出されず、迅速に昇圧
されることになる。吐出圧Ｐｄが十分に昇圧されると、
パイロット室３０７内の吐出圧Ｐｄが高められて弁体３
０３が図３上方に押し上げられる。すると吐出口３０３
は開放され、作動流体は吐出口から吐出されることにな
る。

【００４２】暖房回路作動中であって、吐出圧Ｐｄが十
分に昇圧された後は、容量が復帰して定常的に吐出圧Ｐ
ｄが出力されるため、弁体３０３は図３上方に押し上げ
られ続け、吐出口１２１を開放する。この時、昇圧され
た吐出圧Ｐｄが弁体３０３を上方に押し上げるのみなら
ず、バイメタル３１５を押し開ける構成としてもよい。

【００４３】一方、冷房回路作動時においては、外周温
度が比較的高く、バイメタル３１５は図３に示す状態、
すなわち誘導路３０６と区画室３１７とを連通する状態
となっている。冷房回路作動中は、このバイメタル３１
５は常時開いている。冷房回路作動中において、作動流
体の吸入圧Ｐｓが所定の基準値を下回って過度の低圧状
態となった場合には、上記実施の形態で説明したのと同
様に、吐出容量を減少して吸入圧Ｐｓを増加させる制御
が行われる。この時、吐出容量が減少するに従って作動
流体の吐出圧Ｐｄが減少してしまい、パイロット室３０
７内の吐出圧Ｐｄが減少し、弁体３０３は、図３に示す
ように下方に移動して吐出口１２１を遮断するおそれが
ある。しかしながら、この場合にもバイメタル３１５が
開いており、誘導路３０６と区画室３１７とは連通され
ているため、作動流体はパイロット通路３０５・パイロ
ット室３０７・誘導路３０６・区画室３１７を経由して
吐出されることになる。またこのように吸入圧の過度の
低圧を防止する制御を行っている間は吐出容量自体が減
少するので、弁体３０３によって吐出口１２１が遮断さ
れていても、冷房回路を作動するのに必要な作動流体
は、上記誘導路３０６経由による作動流体によって十分
に確保されることになる。

【００４４】(第２の変更例)この変更例は、上記第１の
変更例と同じく、吐出口を遮断するために外周温度をパ
ラメータとする構成を採用している。この変更例におけ
る容量復帰手段４０１では、図４に示すように、バイメ
タル４１５が補助部材４０３ａを介して弁体４０３を直
接上下動させる構造とされている。図４は、弁体４０３
が上方に移動される途中の状態を示している。暖房回路
作動時においては、バイメタル４１５はその先端が図中
下方に移動するように変形し、これに伴って弁体４０３
も下方に移動し、吐出口１２１を遮断する。暖房回路を
起動させる際に、吐出圧Ｐｄが未だ低い場合には、パイ
ロット通路４０５を介してパイロット室４０７に導入さ
れた吐出圧Ｐｄは、差圧室４０９内の吸入圧Ｐｓとスプ
リング４１３との合力に打ち勝てず、弁体４０３は図中
下方に位置して吐出口１２１を遮断する。この結果、吐
出圧Ｐｄは迅速に昇圧されることになる。さて吐出圧Ｐ
ｄが昇圧されると、パイロット室４０７内の吐出圧Ｐｄ
が高められて弁体４０３を図中上方に押し上げることに
なる。その結果、吐出口１２１が開放されて作動流体は
吐出されることになる。

【００４５】冷房回路作動中は、外周温度が所定値を上
回っており、バイメタル４１５はその先端が図４上方に
移動するように変形して弁体４０３を上方に押し上げ
る。すると、図４に示されるように、弁体４０３と吐出
口１２１との間に間隙が形成されるため、作動流体は常
時吐出口１２１から外方（冷房回路）に送られることに
なる。冷房回路作動中に吸入圧Ｐｓの過度の低圧状態を
防止するべく容量制御を行った結果、吐出圧Ｐｄが減少
して差圧室４０９内の吸入圧Ｐｓとスプリング４１３の
付勢力の合力が弁体４０３が図４中下方に移動させよう
としても、バイメタル４０３が弁体４０３の下方への移
動を阻止するため、吐出口１２１は遮断されてしまうこ
とがない。かくして冷房回路作動中において吸入圧の過
度の低圧防止のため容量制御を行っても、吐出口１２１
が遮断されることはない。

【００４６】(第３の変更例)この変更例は、図５に示す
ように、吐出口１２１を遮断するための弁体５０３をソ
レノイド５１１を介して操作する変更例に関する。具体
的には、弁体５０３は連結部材５０５を介して作動部材
５０７と一体状に連結されている。作動部材５０７はソ
レノイド５１１の励磁・非励磁を通じて図５中上下方向
に移動する。すると弁体５０３も同様に上下方向に移動
して、吐出口１２１の開閉動作を行う。

【００４７】弁体５０３の開閉制御は、制御手段５１３
が、作動流体の吐出圧Ｐｄ値を検出するＰｄ値検出手段
５１５および本空調装置の外周温度を検出する外周温度
検出手段５１７からの各検出信号に基づいて行う。Ｐｄ
値が所定の値よりも小さい場合、すなわち吐出圧Ｐｄが
十分に立ち上がっていない場合であって、なおかつ、外
周温度が所定の値よりも小さい場合、すなわち暖房回路
が作動されるような低温状況にある場合には、制御装置
５１３は制御信号を発してソレノイド５１１を操作し、
弁体５０３を上方に移動させて吐出口１２１を遮断す
る。これによって吐出圧Ｐｄは短時間で昇圧されること
になる。一方、上記条件が満たされない場合、すなわち
暖房回路作動時であって吐出圧Ｐｄが十分に立ち上がっ
ている状態、または冷房回路作動時には、弁体５０３を
図５中下方に移動させて、吐出口１２１を開放状態とす
る。これによって作動流体は吐出口１２１から外方（回
路側）に吐出されることになる。

【００４８】本実施の形態およびその各変更例では、各
種弁体２０３，３０３，４０３，５０３はいずれも吐出
口１２１を遮断する構成であったが、例えば吐出口１２
１の流路面積を減少させる構成とすることも可能であ
る。この場合には、吐出口の断面積が減少し、作動流体
の流量が制限されて吐出圧の迅速な立ち上がりが確保さ
れることになる。

【００４９】なお、本実施の形態およびその各変更例で
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２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。

【００５０】また本実施の形態およびその各変更例で
は、容量復帰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。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、暖房回路と冷房回路と
を備えた空調装置において、暖房回路起動時における作
動流体の吐出圧の立ち上がり時間を早くして容量復帰性
を向上する工夫を講じるとともに、かかる工夫を講じて
も冷房回路作動時における吐出圧の脈動等の不具合を生
じることのない技術が提供されることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本空調装置の概括的構成を示す図である。

【図２】本実施の形態に係る可変容量型圧縮機および容
量復帰手段の構造を示す断面図である。

【図3】第１の変更例に係る容量復帰手段の構造を示す
断面図である。

【図４】第２の変更例に係る容量復帰手段の構造を示す
断面図である。

【図５】第３の変更例に係る容量復帰手段の構造を示す
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 容量制御弁 １４５ 作動流体放出路 １４７ 抽気通路 ２０１ 容量復帰弁 ２０３ 弁体 ２０５ パイロット通路 ２０７ パイロット室 ２０９ 差圧室 ２１１ 通気路

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 中根 芳之 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） 3L092 AA04 AA14 BA05 BA27 DA01 DA03 EA03 EA05 EA16 FA23

Claims (4)

【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、 前記吐出部からの作動流体の吐出は、前記暖房回路作動
   時において作動流体の吐出圧が所定値以下の場合に制限
   または遮断され、前記冷房回路作動時には制限または遮
   断されないことを特徴とする空調装置。
2. 【請求項２】 圧縮機と、冷房回路と、暖房回路とを有
   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、前記吐出
   部からの作動流体の吐出経路上に設けられた弁とを有す
   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、 前記吐出経路上に設けられた弁は、前記冷房回路作動時
   に容量制御によって調整される最低吸入圧力値以上の圧
   力で開くことを特徴とする空調装置。
3. 【請求項３】 圧縮機と、冷房回路と、暖房回路とを有
   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、 前記吐出部における作動流体の吐出は、外周温度が所定
   値以下であって作動流体の吐出圧が所定値以下の場合に
   制限または遮断されることを特徴とする空調装置。
4. 【請求項４】 前記吐出部における作動流体の吐出の制
   限または遮断はバイメタルを介して行われることを特徴
   とする請求項３に記載の空調装置。