JP2010059874A - 可変容量型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】可変容量型圧縮機の容量制御運転時における運転効率の向上を図る。
【解決手段】冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機構２０と、圧縮機構２０を駆動する回転軸２６と、回転軸２６に対する角度が変更可能な斜板２８とが配置された制御圧室２５とを備え、制御圧室２５内の圧力変化に伴って回転軸２６に対する斜板２８の角度が調整され、圧縮機構２０の吐出容量が変更可能に構成された可変容量型圧縮機であって、圧縮機構２０とは別に、制御圧室２５内に圧縮した流体を導入する補助圧縮機構４０を備え、補助圧縮機構４０によって制御圧室２５内の圧力を変化させる。このように、圧縮機構２０とは別の補助圧縮機構４０によって制御圧室２５の圧力を変化させる構成とすることで、制御圧室２５に導入する流体を吐出流体の圧力にまで昇圧させることなく圧縮機構２０の吐出容量を制御することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用冷凍サイクル装置に用いて好適な可変容量型圧縮機に関する。

従来、車両用冷凍サイクル装置に適用される圧縮機として、駆動軸の中心線に対して傾斜して配置された斜板の傾斜角度を変化させることで、往復運動するピストンの行程を変化させて圧縮機の吐出容量を変化させる斜板式の可変容量型圧縮機が知られている（例えば、特許文献１）。

この種の可変容量型圧縮機は、可変容量型圧縮機内部における斜板が収納された制御圧室内に圧縮した高圧冷媒を導入し、高圧冷媒の導入量を調節して制御圧室内の圧力を調圧する。この制御圧室内の圧力の調圧によって、傾斜部材の傾斜角度を変更することで可変容量型圧縮機の吐出容量を制御する容量制御機構を備えている。
特開２００２−２１７２１号公報

しかしながら、特許文献１の可変容量型圧縮機の容量制御機構では、可変容量型圧縮機で高圧圧力まで昇圧した吐出冷媒を制御圧室内に導入しているため、導入された吐出冷媒を減圧して制御圧室内の圧力が吐出冷媒の圧力と吸入冷媒の圧力の間の中間圧力となるようにしている。そのため、可変容量型圧縮機の容量制御運転時には、容量制御機構において高圧圧力まで昇圧した吐出冷媒を減圧する分だけ余分なエネルギ損失が生じ、可変容量型圧縮機の容量制御運転時における運転効率が悪化するという問題があった。

本発明は、上記点に鑑み、可変容量型圧縮機の容量制御運転時における運転効率の向上を図ることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機構（２０）と、圧縮機構（２０）を駆動する回転軸（２６）と、回転軸（２６）に対する角度が変更可能な斜板（２８）とが配置された制御圧室（２５）とを備え、制御圧室（２５）内の圧力変化に伴って回転軸（２６）に対する斜板（２８）の角度が調整され、圧縮機構（２０）の吐出容量が変更可能に構成された可変容量型圧縮機であって、圧縮機構（２０）とは別に、制御圧室（２５）内に圧縮した流体を導入する補助圧縮機構（４０）を備え、補助圧縮機構（４０）によって制御圧室（２５）内の圧力を変化させることを特徴とする。

このように、圧縮機構（２０）とは別の補助圧縮機構（４０）によって制御圧室（２５）の圧力を変化させる構成とすることで、制御圧室（２５）に導入する流体を吐出流体の圧力にまで昇圧させることなく圧縮機構（２０）の吐出容量を制御することができる。従って、従来の高圧圧力まで昇圧した吐出流体を減圧して制御圧室（２５）へ導入して圧縮機構（２０）の吐出容量を制御する構成に比べて、可変容量型圧縮機（２）の容量制御運転時における運転効率を向上させることができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、補助圧縮機構（４０）は、回転軸と、回転軸の回転により流体を吸入圧縮する補助圧縮部（４３）と、回転軸を回転駆動する電動モータ（４９）とを含んで構成され、電動モータ（４９）によって補助圧縮機構（４０）の回転軸の回転数を変化させて、補助圧縮部（４３）で制御圧室（２５）内に導入する流体を圧縮するとともに、圧縮した流体の制御圧室（２５）への導入量を調節して制御圧室（２５）の圧力を変化させることを特徴とする。

これによれば、補助圧縮機構（４０）の電動モータ（４９）により、制御圧室（２５）の圧力を変化させることができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、補助圧縮機構（４０）は、圧縮機構（２０）の回転軸（２６）に連動して回転する回転軸と、回転軸の回転により流体を吸入圧縮する補助圧縮部（４３）と、制御圧室（２５）内への流体の導入量を調節する導入量調節手段とを含んで構成され、圧縮機構（２０）の回転軸の回転駆動に連動して回転軸が回転し、補助圧縮部（４３）で制御圧室（２５）内に導入する流体を圧縮するとともに、導入量調節手段によって、圧縮した流体の制御圧室（２５）への導入量を調節して制御圧室（２５）の圧力を変化させることを特徴とする。

これによれば、補助圧縮機構（４０）の導入量調整手段によって、制御圧室（２５）の圧力を変化させることができる。

具体的には、請求項４に記載の発明のように、請求項３に記載の発明において、導入量調節手段を、補助圧縮機構（４０）の回転軸と圧縮機構（２０）の回転軸（２６）との変速比を変更可能な変速機構（４７）を含んで構成することで、変速機構（４７）により変速比を変化させて、圧縮した流体の制御圧室（２５）への導入量を調節することができる。

また、請求項５に記載の発明のように、請求項３に記載の発明において、導入量調節手段を、補助圧縮機構（４０）の流体吸入側に配置して補助圧縮機構（４０）への流体の吸入量を変更可能な流量調整手段を含んで構成することで、流量調整手段により吸入量を変化させて、圧縮した流体の制御圧室（２５）への導入量を調節することができる。

さらに、請求項６に記載の発明のように、請求項３ないし５のいずれか１つに記載の発明において、補助圧縮機構（４０）の回転軸を、圧縮機構（２０）の回転軸（２６）と同軸上に直列に連結することで、補助圧縮機構（４０）を圧縮機構（２０）の回転軸（２６）に連動して回転させることができる。

また、請求項７に記載の発明のように、請求項３ないし５のいずれか１つに記載の発明において、補助圧縮機構（４０）の回転軸を、ベルト機構（４８）を介して圧縮機構（２０）の回転軸（２６）に連結することで、補助圧縮機構（４０）を圧縮機構（２０）の回転軸（２６）に連動して回転させることができる。

また、請求項８に記載の発明のように、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の発明において、補助圧縮機構（４０）は、圧縮機構（２０）に吸入される冷媒流れを分岐させて制御圧室（２５）内に導入する分岐通路（１１ｂ）を備え、分岐通路（１１ｂ）を流れる冷媒を圧縮して制御圧室（２５）内へ導入するように構成することができる。

なお、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ものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図２に基づいて説明する。本実施形態は、車両用空調装置の冷凍サイクル装置に本発明の可変容量型圧縮機を適用したものである。

まず、図１は、本実施形態の車両用空調装置の冷凍サイクル装置の概要を示す全体構成図である。図１に示すように車両用空調装置の一部を構成する冷凍サイクル装置１は、エンジンルーム内に配置され、可変容量型圧縮機２を有して構成される。

可変容量型圧縮機２は、冷凍サイクル装置１において後述する蒸発器６下流側の冷媒を吸入圧縮して吐出する。そして、可変容量型圧縮機２は、電磁クラッチ（図示せず）およびベルト機構１０ａからなる動力伝達機構を介して外部駆動源としてのエンジン１０から駆動力が伝達されて回転駆動される。

ここで、電磁クラッチは、通電により可変容量型圧縮機２とエンジン１０とを連結し、可変容量型圧縮機２にエンジン１１の駆動力の伝達を行なう。また、電磁クラッチは、通電が遮断されると、可変容量型圧縮機２とエンジン１０との連結を解除し、可変容量型圧縮機２にエンジン１１から駆動力の伝達を遮断する。なお、可変容量型圧縮機２の詳細については後述する。

可変容量型圧縮機２の吐出側は、凝縮器３入口側に接続されている。この凝縮器３は、エンジンルーム内にてエンジン１０と車両フロントグリル（図示せず）との間に配置されており、可変容量型圧縮機２から吐出された冷媒と送風ファン（図示せず）により送風された外気とを熱交換させて、冷媒を冷却する放熱器である。

凝縮器３の出口側は、気液分離器４の入口側に接続されている。気液分離器４は、凝縮器３で冷却された冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するものである。

気液分離器４の液相冷媒出口側は、膨張弁５に接続されている。膨張弁５は、気液分離器４で分離された液相冷媒を減圧膨張させるとともに、膨張弁５出口側から流出する冷媒の流量を調整するものである。具体的には、膨張弁５は、可変容量型圧縮機２と後述する蒸発器６間の冷媒温度を検出する感温筒５ａを有しており、可変容量型圧縮機２に吸入される冷媒の温度と圧力とに基づいて圧縮機２吸入側冷媒の過熱度を検出し、この過熱度が予め設定された所定値となるように弁開度を調整している。

膨張弁５の下流側は、蒸発器６に接続されている。蒸発器６は、空調ユニットの空調ケース７内に配置されており、膨張弁５にて減圧膨張された冷媒と空調ケース７内に配置された送風機８によって送風された送風空気とを熱交換させる熱交換器である。

ここで、空調ケース７に設けられた周知の内外気切替箱（図示せず）から吸入された車室内の空気（内気）または車室外の空気（外気）が送風機８により空調ケース７内を車室内へ向かって送風される。この送風空気は、蒸発器６を通過した後に、ヒータユニット（図示せず）を通過して吹出口から車室内に吹き出すようになっている。

また、空調ケース７内のうち、蒸発器６の空気吹出直後の部位には、蒸発器６を通過した直後の吹出空気温度を検出するサーミスタからなる蒸発器温度センサ９が設けられている。

さらに、空調ケース７の空気下流端には、図示しない車室内乗員の上半身に空気を吹き出すフェイス吹出口、車室内乗員の足元に空気を吹き出すフット吹出口、フロントガラス内面に空気を吹き出すデフロスタ吹出口が形成され、これらの吹出口を切替開閉する吹出モードドア（図示せず）が備えられている。

蒸発器６の下流側は、可変容量型圧縮機２と接続されており、蒸発後の冷媒は再び可変容量型圧縮機２に流入する。このように、冷凍サイクル装置１では、可変容量型圧縮機２→凝縮器３→気液分離器４→膨張弁５→蒸発器６→可変容量型圧縮機２の順で冷媒が循環するようになっている。

次に、本実施形態で用いる可変容量型圧縮機２についての概略構成を図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態の可変容量型圧縮機２の模式図である。本実施形態の可変容量型圧縮機２は、片斜板式の可変容量型縮機構を採用している。

図２に示すように、可変容量型圧縮機２は、蒸発器６で蒸発した冷媒を吸入圧縮して凝縮器３側に吐出する圧縮機構２０を備えている。圧縮機構２０は、シリンダブロック２１と、その一端側に接合固定されたフロントハウジング２２、シリンダブロック２１の他端側にバルブプレート２３を介して接合固定されたリアハウジング２４とを備えている。シリンダブロック２１、フロントハウジング２２、およびリアハウジング２４が圧縮機２のハウジングを構成している。

シリンダブロック２１とフロントハウジング２２とで囲まれた領域には、制御圧室２５が区画形成されている。そして、各ハウジング２１、２２、２４には、制御圧室２５内を貫通するように、圧縮機構２０の回転軸２６が回転可能に支持されている。

回転軸２６は、一端側（図中左側）がフロントハウジング２２に形成された軸孔２２ａ内を貫通するとともに、ベアリング（図示せず）によって軸孔２２ａに回転可能に支持されている。

そして、回転軸２６は、一端側の先端部が、動力伝達機構としてのベルト機構１０ａ等を介して車両エンジン１０に連結されている。なお、回転軸２６の一端側の周面と、この周面と対向するフロントハウジング２２の軸孔２２ａの内周面との間にはシール部材（図示せず）が設けられ、このシール部材によって制御圧室２５からハウジング外部への冷媒漏れが防止されている。

また、回転軸２６の他端側には、シリンダブロック２１、リアハウジング２４等に形成された軸孔２１ａ、２４ａを貫通するとともに、ベアリング（図示せず）によって軸孔２１ａ、２４ａに回転可能に支持されている。

そして、回転軸２６は、他端側の先端部が、後述する補助圧縮機構４０の回転軸（図示せず）に連結されている。なお、回転軸２６の他端側の先端部と補助圧縮機構４０の回転軸とは、同軸上に直列に連結されている。

シリンダブロック２１とバルブプレート２３との間には、シリンダブロック２１の軸孔２１ａに連通する収容室（図示せず）が区画形成され、収容室には、圧縮機構２０の回転軸２６を制御圧室２５側から回転軸２６の他端側に向かう方向（図中右方向）への移動を規制するバネ等からなる規制部材が設けられている。

なお、回転軸２６の他端側の周面と、この周面と対向するシリンダブロック２１に形成された軸孔２１ａ等の内周面との間にはシール部材（図示せず）が設けられ、ハウジング外部への冷媒漏れ等が防止されている。

制御圧室２５内において、回転軸２６にはラグプレート２７が固着されており、ラグプレート２７は回転軸２６と一体回転可能に固定されている。そして、このラグプレート２７とフロントハウジング２２の内壁面との間には、ベアリング（図示せず）が設けられている。

また、制御圧室２５内には斜板２８が収容されている。斜板２８の中央には、貫通孔２８ａが設けられ、貫通孔２８ａに回転軸２６が貫通して挿入されている。ラグプレート２７と斜板２８との間には、ヒンジ機構２９が介在されている。斜板２８は、ヒンジ機構２９を介したラグプレート２７との間における連結、及び貫通孔２８ａを介した回転軸２６の支持により、回転軸２６及びラグプレート２７と同期して回転可能に構成されている。さらに、斜板２８は、回転軸２６の軸方向へのスライド移動に伴って回転軸２６に対して傾斜角度（傾角）を変更可能に構成されている。

シリンダブロック２１には、複数（図２では１つのみ示す）のシリンダボア２１ｂが、圧縮機構２０の回転軸２６を取り囲むように貫通形成されている。このシリンダボア２１ｂには、片頭型のピストン３０が回転軸２６の軸方向へ往復動可能に収容されている。

シリンダボア２１ｂの軸方向両側の開口は、バルブプレート２３及びピストン３０によって閉塞されており、このシリンダボア２１ｂ内にはピストン３０の軸方向への移動に応じて容積変化する圧縮室（図示せず）が区画されている。ピストン３０は、シュー３１を介して斜板２８の外周部に係留されている。従って、圧縮機構２０の回転軸２６の回転に伴う斜板２８の回転運動が、シュー３１を介してピストン３０の往復直線運動に変換される。

リアハウジング２４には、バルブプレート２３に面して吸入室３２と吐出室３３が区画形成されている。また、バルブプレート２３には、吸入室３２とシリンダボア２１ｂとを連通させる吸入ポート２３ａ、吸入ポート２３ａを開閉する吸入弁２３ｂ、吐出室３３とシリンダボア２１ｂとを連通させる吐出ポート２３ｃ、吐出ポート２３ｃを開閉する吐出弁２３ｄとが形成されている。

また、リアハウジング２４には、冷凍サイクル装置１における蒸発器６の冷媒流れ下流側の冷媒通路１１（詳しくは、後述する主通路１１ａ）と吸入室３２とを連通させる吸入通路２４ｂが形成されている。さらに、リアハウジング２４には、凝縮器３の冷媒流れ上流側の冷媒通路１２と吐出室３３とを連通させる吐出通路２４ｃが形成されている。

吸入通路２４ｂを介して吸入室３２に流入した冷媒は、ピストン３０の上死点位置から下死点側への移動により吸入ポート２３ａおよび吸入弁２３ｂを介して圧縮室に吸入される。また、圧縮室に吸入された冷媒は、ピストン３０の下死点位置から上死点側への移動により所定圧力まで圧縮され、吐出ポート２３ｃおよび吐出弁２３ｄを介して吐出室３３に吐出される。そして、吐出室３３に吐出された冷媒は、吐出通路２４ｃを介して凝縮器３に流入する。

次に、圧縮機構２０の吐出容量を制御する容量制御機構について説明する。本実施形態の圧縮機構２０は、容量制御機構として機能する補助圧縮機構４０によって制御圧室２５の内圧を制御することで、斜板２８の傾斜角度を変更して吐出容量を変化させている。

具体的には、補助圧縮機構４０は、圧縮機構２０の回転軸２６に連結された回転軸、蒸発器６の冷媒流れ下流側の冷媒通路１１の主通路１１ａから分岐部４１で分岐された分岐通路１１ｂ、分岐部４１に配置された流量比調整弁４２、分岐通路１１ｂに配置された補助圧縮部４３等を有して構成されている。さらに、補助圧縮機構４０は、圧縮機構２０のハウジングに形成された供給通路４４および排出通路４５、排出通路４５に形成された固定絞り４５ａ等を有して構成されている。

分岐部４１は、蒸発器６の冷媒流れ下流側に設けられている。そして、蒸発器６の冷媒流れ下流側の冷媒通路１１の主通路１１ａは、圧縮機構２０の吸入通路２４ｂに接続されており、この主通路１１ａを介して圧縮機構２０の吸入側に冷媒が導入される。また、分岐部４１で分岐された分岐通路１１ｂは、圧縮機構２０の制御圧室２５に接続されており、この分岐通路１１ｂを介して圧縮機構２０の制御圧室２５に冷媒が導入される。

また、分岐部４１には、主通路１１ａに流れる冷媒流量と分岐通路１１ｂに流れる冷媒流量との流量比を調整する流量調整手段として流量比調整弁４２が配設されている。ここで、流量比調整弁４２は、主通路１１ａに流れる冷媒流量が、分岐通路１１ｂに流れる冷媒流量よりも多くなるように構成されている。

さらに、この流量比調整弁４２は、後述する制御装置５０からの信号に基づいて、分岐通路１１ｂの通路開度を制御することで、主通路１１ａに流れる冷媒流量と分岐通路１１ｂに流れる冷媒流量との流量比を調節可能に構成されている。

分岐通路１１ｂには、補助圧縮部４３が配置されている。この補助圧縮部４３は、補助圧縮機構４０の回転軸の回転によって、分岐通路１１ｂを流れる冷媒を圧縮して昇圧させるように構成されている。ここで、補助圧縮部４３は、分岐通路１１ｂを流れる冷媒を、圧縮機構２０の吐出冷媒の圧力と吸入冷媒の圧力との間の中間圧力まで昇圧させるように構成されている。

つまり、補助圧縮部４３は、補助圧縮部４３で圧縮した冷媒の圧力が、圧縮機構２０の吐出冷媒の圧力よりも低い圧力となるように構成されている。なお、本実施形態の補助圧縮部４３としては、例えば、ピストン式、ベーン式、ロータリ式といった形式の容積式の圧縮部を採用することができる。

上述のように補助圧縮機構４０は、回転軸が圧縮機構２０の回転軸２６と同軸上に連結されており、圧縮機構２０の回転軸２６の回転駆動を動力源としている。そのため、補助圧縮機構４０の補助圧縮部４３は、圧縮機構２０の作動と連動して冷媒を圧縮するように構成されている。なお、本実施形態の補助圧縮機構４０は、回転軸が圧縮機構２０の回転軸２６と電磁クラッチ（図示せず）を介して連結され、この電磁クラッチを切り離すことで補助圧縮機構４０の補助圧縮部４３の作動が停止するように構成されている。

また、圧縮機構２０のシリンダブロック２１、リアハウジング２４等には、分岐通路１１ｂと制御圧室２５とを連通させる供給通路４４、および制御圧室２５と吸入室３２とを連通させる排出通路４５が形成されている。ここで、排出通路４５には、固定絞り４５ａが設けられている。この固定絞り４５ａは、排出通路４５内の一部の通路断面積を小さくすることで形成されている。

本実施形態では、流量比調整弁４２によって主通路１１ａを流れる冷媒流量と分岐通路１１ｂとを流れる冷媒流量の流量比を変更して、補助圧縮部４３で昇圧させた冷媒の制御圧室２５内への導入量を調節することで、制御圧室２５の内圧を変化させている。

この制御圧室２５の内圧を変化によって、制御圧室２５の内圧がピストン３０に作用させる力とピストン３０に作用する圧縮反力との釣り合い状態が変化し、斜板２８を傾斜させる傾転モーメントが変化される。そして、この傾転モーメントの変化により、斜板２８の傾斜角度が変更される結果、ピストン３０のストローク（行程）、すなわち圧縮機構２０の吐出容量が調整される。

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明する。図１に戻り、電気制御部は、制御装置５０（ＥＣＵ）を備えており、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータおよびその周辺回路から構成される。

ここで、制御装置５０には、空調用センサ群５１からのセンサ検出信号、車室内前部の計器盤付近に配置される空調操作パネル５２に設けられた各種空調操作スイッチから操作信号に基づいて、車両用空調装置の総合的な制御を行なうものである。また、制御装置５０は、マイクロコンピュータのＲＯＭ内に空調制御機器等の制御プログラム等を記憶しており、その制御プログラム等に基づいて各種演算処理を行う。

空調用センサ群５１としては、具体的には、外気温Ｔａｍを検出する外気センサ、内気温Ｔｒを検出する内気センサ、車室内に入射する日射量Ｔｓを検出する日射センサ、上述した蒸発器６の空気吹出部に配置されて吹出空気温度Ｔｅを検出する蒸発器温度センサ９等が設けられる。なお、蒸発器温度センサ９としては、例えば、蒸発器６の熱交換フィンの温度を吹出空気温度として検出してもよい。

空調操作パネル５２に設けられた各種空調操作スイッチとして、可変容量型圧縮機２の作動指令信号を出すエアコンスイッチ、空調自動制御状態の指令信号を出すオートスイッチ、車室内温度を設定する温度設定手段をなす温度設定スイッチ等が設けられている。

次に、制御装置５０のマイクロコンピュータの出力側には、周辺回路である各種アクチュエータ駆動用の駆動回路（図示せず）を介して、電磁クラッチ、蒸発器６の送風機８等が接続され、さらに、可変容量型圧縮機２の容量制御機構４０の流量比調整弁４２が接続される。そして、これらの各種アクチュエータ８、４２の作動が制御装置５０の出力信号により制御される。

次に、上記構成の可変容量型圧縮機２の作動について説明する。まず、エアコンスイッチがオンされて、ベルト機構１０ａ等を介して車両エンジン１０から動力が可変容量型圧縮機２の圧縮機構２０の回転軸２６に伝達される。

圧縮機構２０の回転軸２６が回転すると、斜板２８が回転することによりピストン３０がシリンダボア２１ｂ内を往復動する。さらに、圧縮機構２０の回転軸２６の回転により補助圧縮機構４０の回転軸が回転する。

そして、蒸発器６の冷媒流れ下流側の冷媒通路１１内の冷媒は、分岐部４１で主通路１１ａと分岐通路１１ｂに分配される。なお、分岐部４１で主通路１１ａに分配された冷媒の流量と分岐通路１１ｂに分配された冷媒の流量比は、流量比調整弁４２で調整される。この流量比調整弁４２の制御については後述する。

主通路１１ａに分配された冷媒は、主通路１１ａおよび吸入通路２４ｂを介して吸入室３２に吸入される。吸入室３２に吸入された冷媒は、吸入ポート２３ａおよび吸入弁２３ｂを介してシリンダボア２１ｂ内に導入され、圧縮室で圧縮される。圧縮室で圧縮された冷媒は、吐出ポート２３ｃおよび吐出弁２３ｄを介して吐出室３３へ吐出される。吐出室４５に吐出された冷媒は、吐出通路２４ｃを介して凝縮器３の上流側の冷媒通路１２に導出される。

一方、分岐通路１１ｂに分配された冷媒は、補助圧縮部４３に吸入され、圧縮機構２０の吐出冷媒の圧力と吸入冷媒の圧力との間の中間圧力まで圧縮される。補助圧縮部４３で圧縮された冷媒は、供給通路４４を介して制御圧室２５に供給される。そして、制御圧室２５に供給された冷媒は、排出通路４５を介して吸入室３２に導出される。

ここで、制御圧室２５の内圧は、補助圧縮部４３で圧縮された冷媒の導入量に応じて決定される。すなわち、流量比調整弁４２で調整された主通路１１ａに分配された冷媒の流量と分岐通路１１ｂに分配された冷媒の流量比に応じて決まる。

次に、流量比調整弁４２により主通路１１ａに分配される冷媒の流量と分岐通路１１ｂに分配される冷媒の流量比を調節することで、制御圧室２５の内圧を変化させる方法について説明する。流量比調整弁４２は、制御装置５０からの制御信号に基づいて、分岐通路１１ｂに連通する通路開度を制御して冷媒の流量比を調整している。

流量比調整弁４２により、分岐通路１１ｂに連通する通路開度を閉鎖側に絞る制御を行なうことで、主通路１１ａを流れる冷媒流量に対する分岐通路１１ｂを流れる冷媒流量の流量比が減少する。分岐通路１１ｂを流れる冷媒流量が減少することで、補助圧縮部４３で圧縮された冷媒の制御圧室２５への導入量が減少し、制御圧室２５の内圧が減少する。そして、制御圧室２５の内圧が減少すると、制御圧室２５の斜板２８の傾斜角度が増大し、圧縮機構２０の吐出容量が増大する。

また、流量比調整弁４２により、分岐通路１１ｂに連通する通路開度を開放側に開く制御を行なうことで、主通路１１ａを流れる冷媒流量に対する分岐通路１１ｂを流れる冷媒流量の流量比が増加する。分岐通路１１ｂを流れる冷媒流量が増加することで、補助圧縮部４３で圧縮された冷媒の制御圧室２５への導入量が増大し、制御圧室２５の内圧が増大する。そして、制御圧室２５の内圧が増大すると、制御圧室２５の斜板２８の傾斜角度が減少し、圧縮機構２０の吐出容量が減少することとなる。

このような流量比調整弁４２の制御により、圧縮機構２０の吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができる。なお、圧縮機構２０の吐出容量を略１００％とする場合には、流量比調整弁４２により分岐通路１１ｂに連通する通路開度を閉鎖するともに、補助圧縮部４３の作動を停止すればよい。

ここで、流量比調整弁４２に入力される制御装置５０からの信号は、例えば、蒸発器６の吹出空気温度Ｔｅが蒸発器６の目標吹出温度ＴＡＯとなるようフィードバック制御等により決定される。なお、目標吹出温度ＴＡＯは、空調熱負荷変動、車室内温度（内気温）Ｔｒ、および空調操作パネル５２の温度設定スイッチにより設定した設定温度Ｔｓｅｔ等に基づいて、下記数式Ｆ１により算出される。

ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
ここで、Ｔｒは内気センサにより検出される内気温、Ｔａｍは外気センサにより検出される外気温、Ｔｓは日射センサにより検出される日射量、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインおよびＣは補正用の定数である。

以上説明したように、本実施形態では、補助圧縮機構４０における補助圧縮部４３によって、冷媒を吐出冷媒の圧力と吸入冷媒の圧力との間の中間圧力に昇圧して、昇圧した冷媒の制御圧室２５への導入量を流量比調整弁４２で調節することで圧縮機構２０の吐出容量を制御することができる。つまり、圧縮機構２０とは別の補助圧縮機構４０によって制御圧室２５の内圧を変化させることができるため、制御圧室２５に導入する冷媒の圧力を吐出冷媒の圧力にまで昇圧させることなく圧縮機構（２０）の吐出容量を制御することができる。

従って、従来の高圧圧力まで昇圧した吐出冷媒の制御圧室２５への導入量を調節して圧縮機構の吐出容量を制御する構成に比べて、制御圧室２５に導入する流体の減圧によるエネルギ損失を抑制することができる。その結果、可変容量型圧縮機２の容量制御運転時における運転効率を向上させることができる。

なお、本実施形態では、補助圧縮機構４０の補助圧縮部４３を圧縮機構２０の回転軸２６の他端側（図中右側）の先端部に連結する構成としているが、これに限定されるものではない。例えば、圧縮機構２０の回転軸２６の一端側（図中右側）の先端部をさらに同軸上に延長して、回転軸２６の延長部分に補助圧縮機構４０の補助圧縮部４３を連結してもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。ここで、図３は、本実施形態の可変容量型圧縮機２の模式図である。

第１実施形態では、主通路１１ａに流れる冷媒流量と分岐通路１１ｂに流れる冷媒流量の流量比を調整可能な流量比調整弁４２を制御することで、制御圧室２５へ導入する冷媒の導入量を調節して圧縮機構２０の吐出容量を制御する例を説明した。

本実施形態では、主通路１１ａに流れる冷媒流量と分岐通路１１ｂに流れる冷媒流量の流量比を固定比とする三方弁４６で構成している。本実施形態の三方弁４６は、主通路１１ａに流れる冷媒流量と分岐通路１１ｂに流れる冷媒流量の流量比が、例えば、７：３〜９：１となるように構成されている。

また、本実施形態の補助圧縮機構４０は、補助圧縮部４３と圧縮機構２０との間には、変速機構を構成する変速機４７が配置されており、補助圧縮機構４０の回転軸と圧縮機構２０の回転軸２６とが、変速機４７を介して連結されている。

この変速機４７は、制御装置５０からの制御信号に基づいて、圧縮機構２０の回転軸と補助圧縮機構４０の回転軸の回転比（変速比）を変更可能に構成されている。

ここで、補助圧縮部４３では、補助圧縮機構４０の回転軸の回転数が増加すると分岐通路１１ｂを流れる冷媒を補助圧縮部４３で吸入する吸入量が増加するため、制御圧室２５に導入する冷媒の導入量も増大する。これにより、制御圧室２５の内圧が増大し、制御圧室２５の斜板２８の傾斜角度が減少し、圧縮機構２０の吐出容量が減少することとなる。

一方、補助圧縮部４３は、補助圧縮機構４０の回転軸の回転数が減少すると分岐通路１１ｂを流れる冷媒を補助圧縮部４３で吸入する吸入量が減少するため、制御圧室２５に導入する冷媒の導入量も減少する。これにより、制御圧室２５の内圧が減少し、制御圧室２５の斜板２８の傾斜角度が増大し、圧縮機構２０の吐出容量が増大することとなる。

そのため、変速機４７で補助圧縮機構４０の回転軸の回転数（回転比）を増大させる制御を行なうことで、圧縮機構２０の吐出容量を減少させることができる。また、変速機４７で補助圧縮機構４０の回転軸の回転数（回転比）を減少させる制御を行なうことで、圧縮機構２０の吐出容量を増大させることができる。つまり、このような変速機４７の制御により、圧縮機構２０の吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができる。

以上説明したように、本実施形態の構成によれば、補助圧縮機構４０によって吐出冷媒の圧力と吸入冷媒の圧力との間の中間圧力に昇圧した冷媒の圧縮機構２０の制御圧室２５への導入量を調節して圧縮機構２０の吐出容量を制御することができる。従って、本実施形態の構成によっても、第１実施形態と同等な効果を奏することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。ここで、図４は、本実施形態の可変容量型圧縮機２の模式図である。

上述の第１実施形態では、補助圧縮機構４０の回転軸を圧縮機構２０の回転軸２６に同軸上に直列に連結する例について説明した。本実施形態では、補助圧縮機構４０の回転軸と圧縮機構２０の回転軸２６とベルト機構４８を介して並列に連結している。

本実施形態の構成であっても、補助圧縮機構４０によって吐出冷媒の圧力と吸入冷媒圧力との中間圧力に昇圧した冷媒の圧縮機構２０の制御圧室２５への導入量を調節して圧縮機構２０の吐出容量を制御することができる。従って、第１実施形態と同等な効果を奏することができる。また、第１実施形態の構成に比べて可変容量型圧縮機２の回転軸２６方向の体格を短くすることが可能となる。

ここで、第２実施形態の変速機４７を本実施形態に適用してもよい。この場合、ベルト機構４８と補助圧縮機構４０の回転軸との間に、圧縮機構２０の回転軸と補助圧縮機構４０の回転軸の回転比（変速比）を変更可能な変速機を介在させればよい。なお、流量比調整弁４２は、三方弁４６とすることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図５に基づいて説明する。上記第１〜３実施形態と同様または均等な部分について同一の符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。ここで、図５は、本実施形態の可変容量型圧縮機２の模式図である。

上述の各実施形態の補助圧縮機構４０は、補助圧縮機構４０の回転軸と圧縮機構２０の回転軸２６とを連結する構成、すなわち圧縮機構２０の回転軸２６の回転力を動力源としている。本実施形態の補助圧縮機構４０は、補助圧縮機構４０の回転軸を電動モータ４９で回転する電動式圧縮機構で構成している。

この電動モータ４９は、制御装置５０からの制御信号に基づいて、補助圧縮機構４０の回転軸の回転数を変更可能に構成されている。ここで、上述のように補助圧縮機構４０では、回転軸の回転数が増加すると分岐通路１１ｂを流れる冷媒を補助圧縮部４３で吸入する吸入量が増加し、制御圧室２５に導入する冷媒の導入量も増大する。これにより、制御圧室２５の内圧が増大し、制御圧室２５の斜板２８の傾斜角度が減少し、圧縮機構２０の吐出容量が減少する。

一方、補助圧縮機構４０は、回転軸の回転数が減少すると分岐通路１１ｂを流れる冷媒を補助圧縮部４３で吸入する吸入量が減少し、制御圧室２５に導入する冷媒の導入量も減少する。これにより、制御圧室２５の内圧が減少し、制御圧室２５の斜板２８の傾斜角度が増大し、圧縮機構２０の吐出容量が増大する。

そのため、電動モータ４９で補助圧縮機構４０の回転軸の回転数を増大させる制御を行なうことで、圧縮機構２０の吐出容量を減少させることができる。また、電動モータ４９で補助圧縮機構４０の回転軸の回転数を増大させる制御を行なうことで、圧縮機構２０の吐出容量を増大させることができる。つまり、このような電動モータ４９の制御により、圧縮機構２０の吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができる。

本実施形態の構成によれば、補助圧縮機構４０によって吐出冷媒の圧力と吸入冷媒の圧力との中間圧力に昇圧した冷媒の圧縮機構２０の制御圧室２５への導入量を調節して圧縮機構２０の吐出容量を制御することができる。従って、本実施形態の構成によっても、第１実施形態と同等な効果を奏することができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態の補助圧縮機構４０では、蒸発器６の冷媒流れ下流側の冷媒通路１１を主通路１１ａと分岐通路１１ｂとに分岐した吸入冷媒を圧縮して圧縮機構２０の制御圧室２５に導入する構成としているが、これに限定されるものではない。

つまり、補助圧縮機構４０にて昇圧して制御圧室２５内に導入する流体は、蒸発器６の冷媒流れ下流側を流れる冷媒に限られない。例えば、冷凍サイクル装置１の外部に、流体が流れる流体通路等を設けて、その通路内の流体を補助圧縮機構４０で圧縮して制御圧室２５内に導入するように構成してもよい。なお、制御圧室２５から排出する流体は、圧縮機構２０の吸入室３２に戻すことなく、流体通路内を循環させるように構成すればよい。

（２）上述の実施形態では、可変容量型圧縮機２とエンジン１０とが、電磁クラッチによって連結・遮断される構成について説明したがこれに限定されるものでない。可変容量型圧縮機２は吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができるので、吐出容量を略０％付近に減少することによって、可変容量型圧縮機２を実質的に作動停止状態にすることができる。従って、可変容量型圧縮機２の回転軸を、ベルト機構１０ａを介して車両エンジン１１に常時連結するクラッチレスの構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、圧縮機構２０の回転軸２６と補助圧縮機構４０の回転軸とが、電磁クラッチで連結・遮断される構成としているが、これに限定されず他の方法によって連結するように構成してもよい。

（３）上述の実施形態では、可変容量型圧縮機２として片斜板式の可変容量型縮機構を採用した例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、両斜板式の可変容量型圧縮機構やワッブル式の可変容量型圧縮機構を採用してもよい。

（４）上述の実施形態では、車両空調装置の冷凍サイクル装置１に可変容量型圧縮機２を適用した例について説明したが、これに限定されるものなく他の用途に適用することが可能である。

第１実施形態の冷凍サイクル装置の概要を示す全体構成図である。 第１実施形態の可変容量型圧縮機の模式図である。 第２実施形態の可変容量型圧縮機の模式図である。 第３実施形態の可変容量型圧縮機の模式図である。 第４実施形態の可変容量型圧縮機の模式図である。

符号の説明

２ 可変容量型圧縮機
１１ｂ 分岐通路
２０ 圧縮機構
２５ 制御圧室
４０ 補助圧縮機構
４２ 流量比調整弁
４３ 補助圧縮機構
４７ 変速機
４９ 電動モータ

Claims (8)

1. 冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機構（２０）と、前記圧縮機構（２０）を駆動する回転軸（２６）と、前記回転軸（２６）に対する角度が変更可能な斜板（２８）とが配置された制御圧室（２５）とを備え、
   前記制御圧室（２５）内の圧力変化に伴って前記回転軸（２６）に対する前記斜板（２８）の角度が調整され、前記圧縮機構（２０）の吐出容量が変更可能に構成された可変容量型圧縮機であって、
   前記圧縮機構（２０）とは別に、前記制御圧室（２５）内に圧縮した流体を導入する補助圧縮機構（４０）を備え、
   前記補助圧縮機構（４０）によって前記制御圧室（２５）内の圧力を変化させることを特徴とする可変容量型圧縮機。
2. 前記補助圧縮機構（４０）は、回転軸と、前記回転軸の回転により流体を吸入圧縮する補助圧縮部（４３）と、前記回転軸を回転駆動する電動モータ（４９）とを含んで構成され、
   前記電動モータ（４９）によって前記補助圧縮機構（４０）の回転軸の回転数を変化させて、前記補助圧縮部（４３）で前記制御圧室（２５）内に導入する流体を圧縮するとともに、圧縮した流体の前記制御圧室（２５）への導入量を調節して前記制御圧室（２５）の圧力を変化させることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型圧縮機。
3. 前記補助圧縮機構（４０）は、前記圧縮機構（２０）の回転軸（２６）に連動して回転する回転軸と、前記回転軸の回転により流体を吸入圧縮する補助圧縮部（４３）と、前記制御圧室（２５）内への流体の導入量を調節する導入量調節手段とを含んで構成され、
   前記圧縮機構（２０）の前記回転軸の回転駆動に連動して回転軸が回転し、前記補助圧縮部（４３）で前記制御圧室（２５）内に導入する流体を圧縮するとともに、前記導入量調節手段によって、圧縮した流体の前記制御圧室（２５）への導入量を調節して前記制御圧室（２５）の圧力を変化させることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型圧縮機。
4. 前記導入量調節手段は、前記補助圧縮機構（４０）の回転軸と前記圧縮機構（２０）の回転軸（２６）との変速比を変更可能な変速機構（４７）を含んで構成され、
   前記変速機構（４７）により前記変速比を変化させることで、圧縮した流体の前記制御圧室（２５）への導入量を調節することを特徴とする請求項３に記載の可変容量型圧縮機。
5. 前記導入量調節手段は、前記補助圧縮部（４３）の流体吸入側に配置され、前記補助圧縮部（４３）への流体の吸入量を変更可能な流量調整手段（４２）を含んで構成され、
   前記流量調整手段（４２）により前記吸入量を変化させることで、圧縮した流体の前記制御圧室（２５）への導入量を調節することを特徴とする請求項３に記載の可変容量型圧縮機。
6. 前記補助圧縮機構（４０）の回転軸は、前記圧縮機構（２０）の回転軸（２６）と同軸上に直列に連結されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の可変容量型圧縮機。
7. 前記補助圧縮機構（４０）の回転軸は、ベルト機構（４８）を介して前記圧縮機構（２０）の回転軸（２６）に連結されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の可変容量型圧縮機。
8. 前記補助圧縮機構（４０）は、前記圧縮機構（２０）に吸入される冷媒流れを分岐させて前記制御圧室（２５）内に導入する分岐通路（１１ｂ）を備え、前記分岐通路（１１ｂ）を流れる冷媒を圧縮して前記制御圧室（２５）内へ導入するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の可変容量型圧縮機。

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