JP6711336B2 - 可変容量型圧縮機 - Google Patents

Description

本開示は、冷媒の吐出容量を変更可能な可変容量型圧縮機に関する。

従来、車両用空調装置に適用される可変容量型圧縮機は、ハウジングに形成された制御圧室の圧力を吐出冷媒を利用して変化させることで圧縮機構の吐出容量を変更可能となっている。可変容量型圧縮機では、実測動力に対する理論動力の比で示される圧縮効率が、吐出容量が最小容量付近で低下する傾向がある。これにともない可変容量型圧縮機では、吐出容量が最小容量付近になると、成績係数（すなわち、COP：Coefficient Of Performanceの略）が低下し易い。なお、吐出容量は、冷媒の吸入および圧縮を行う作動空間の幾何学的な容積である。例えば、ピストン型の圧縮機では、ピストンストロークの上死点と下死点との間のシリンダ容積が吐出容量となる。

これに対して、圧縮機に入力される容量制御信号値が所定値Ａ以下となる場合、所定の吐出容量に対応する容量制御信号値と最小容量に対応する容量制御信号値とを所定のタイミングで切り替える断続運転を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、特許文献１では、圧縮効率が低下する最小容量付近での運転を抑えようとしている。

特開２０１１−１７３４９１号公報

ところで、圧縮機の吐出容量は、所定の容量制御信号値によらずに変化することがある。例えば、圧縮機の吐出容量を制御する手法として、冷媒の吸入圧を狙いの圧力に制御する吸入圧制御型の容量制御弁を用いる場合、容量制御信号値が変化しなくても蒸発器の空気側の熱負荷が増減すると、冷媒の吸入圧が維持されるように吐出容量が変化する。

このため、特許文献１の如く、容量制御信号値に応じて吐出容量を連続的に変化させる連続運転と間欠的に変化させる断続運転とを切り替えると、吐出容量が小さい状態で連続運転が実施されたり、吐出容量が大きい状態で断続運転が実施されたりする虞がある。このように、特許文献１の如く、容量制御信号値に応じて連続運転と断続運転とを切り替える方式では、必ずしも優れた圧縮効率を発揮できるとは限らず、改善の余地がある。

本開示は上記点に鑑みて、最小容量での運転を回避して圧縮効率の向上を図ることが可能な可変容量型圧縮機を提供することを目的とする。

本開示は、冷媒の蒸発潜熱によって空調対象空間に吹き出す空気を冷却する蒸発器（８０）を備える冷凍サイクル装置（１）に適用され、冷媒の吐出容量を最小容量から最大容量までの範囲で変更可能な可変容量型圧縮機を対象としている。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、
エンジン（ＥＧ）により駆動され、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構（１２）と、
圧縮機構から吐出される冷媒の吐出容量を制御する容量制御機構（４０）と、
圧縮機構とエンジンとの接続状態を、エンジンの駆動力が圧縮機構に伝達される連結状態と圧縮機構に伝達されない遮断状態とに切り替えるクラッチ（ＭＧＣ）と、
容量制御機構およびクラッチを制御して運転モードを切り替える制御装置（１００）と、を備える。

圧縮機構には、吐出容量の下限容量を最小容量よりも大きく最大容量よりも小さい中間容量に制限する容量制限部（２７）が設けられている。そして、制御装置は、運転モードを可変運転モードおよび断続運転モードに切替可能になっている。但し、可変運転モードは、クラッチによって接続状態を連結状態に制御した状態で、容量制御機構によって吐出容量を下限容量から最大容量までの範囲で変化させることで、蒸発器から吹き出す空気の吹出温度を目標蒸発器温度に近づける運転モードである。また、断続運転モードは、容量制御機構によって吐出容量を下限容量に制御した状態で、クラッチによって接続状態を連結状態と遮断状態とに断続的に切り替えることで、吹出温度を目標蒸発器温度に近づける運転モードである。

本開示の可変容量型圧縮機は、圧縮機構の吐出容量の下限容量が容量制限部によって最小容量よりも大きい中間容量に制限されているので、圧縮効率の低い最小容量での圧縮機構の運転を回避することができる。

ここで、単純に圧縮機構の吐出容量の下限容量を最小容量よりも大きい中間容量に制限すると、吐出容量の可変域が小さくなることで、例えば、蒸発器における空気の冷却能力が過剰になってしまうことが懸念される。

これに対して、本開示の可変容量型圧縮機は、運転モードを可変運転モードおよび断続運転モードに切替可能となっているので、運転モードの切り替えによって吐出容量の可変域が小さくなることによる生ずる不具合を回避可能となる。すなわち、本開示の可変容量型圧縮機によれば、蒸発器における冷却能力を適切に発揮させつつ、圧縮効率の向上を図ることが可能となる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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の一例を示すものである。

第１実施形態の可変容量型圧縮機が適用された冷凍サイクル装置の概略構成図である。 第１実施形態の可変容量型圧縮機の内部構造を示す模式的な断面図である。 吐出容量とＣＯＰとの関係を説明するための説明図である。 第１実施形態の容量制御機構の構造を示す模式図である。 第１実施形態の制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態の制御装置が実行する可変運転処理の流れを示すフローチャートである。 最大容量時における容量制御機構の作動状態を示す模式図である。 最大容量時における可変容量型圧縮機の作動状態を示す模式図である。 下限容量時における容量制御機構の作動状態を示す模式図である。 下限容量時における可変容量型圧縮機の作動状態を示す模式図である。 吹出温度と容量制御信号値との関係を説明するための説明図である。 下限信号値の決定方法を説明するための説明図である。 第１実施形態の制御装置が実行する断続運転処理の流れを示すフローチャートである。 クラッチのオンオフ切替時の判定閾値を説明するための説明図である。 運転モードが切り替わる際の吹出温度、容量制御信号値、クラッチのオンオフ状態、吐出容量等の変化の一例を示すタイミングチャートである。 第２実施形態の容量制御機構において、給気通路が開き、抽気通路が閉じた状態を示す模式図である。 第２実施形態の容量制御機構において、給気通路および抽気通路の双方が開いた状態を示す模式図である。 第２実施形態の容量制御機構において、給気通路が閉じ、抽気通路が開いた状態を示す模式図である。 可変運転モードだけで運転される圧縮機を比較例、第１実施形態の圧縮機を第１実施例、第２実施形態の圧縮機を第２実施例とした際の動力を示す図である。 可変運転モードだけで運転される圧縮機を比較例、第１実施形態の圧縮機を第１実施例、第２実施形態の圧縮機を第２実施例とした際の成績係数を示す図である。 第３実施形態の容量制御機構を示す模式図である。 第４実施形態の容量制御機構を示す模式図である。 第５実施形態の容量制御機構の構造を示す模式図である。 第５実施形態の制御装置が実行する可変運転処理の流れを示すフローチャートである。 第６実施形態の制御装置が実行する制御処理の流れを示すフローチャートである。 第６実施形態の制御装置が実行する可変運転処理の流れを示すフローチャートである。 運転モードの切替等に用いる判定閾値等を説明するための説明図である。 第６実施形態の制御装置が実行する遷移運転処理の流れを示すフローチャートである。 第６実施形態の制御装置が実行する断続運転処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。

（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図１５を参照して説明する。本実施形態では、車室内を空調するための冷凍サイクル装置１に対して、本開示の可変容量型圧縮機１０（以下、単に圧縮機１０と呼ぶことがある）を適用した例について説明する。なお、本実施形態では、空調対象空間が車室内に相当する。

図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、圧縮機１０、凝縮器５０、気液分離器６０、膨張弁７０、蒸発器８０等がこの順序で冷媒配管等によって連結された閉回路で構成されいる。

圧縮機１０は、冷媒を圧縮する圧縮機構１２が車両走行用のエンジンＥＧにより駆動されるエンジン駆動式の圧縮機で構成されている。圧縮機１０は、クラッチＭＧＣを有している。クラッチＭＧＣは、ベルト機構ＶＢと共にエンジンＥＧの動力を圧縮機１０の圧縮機構１２に伝達する動力伝達装置ＰＴを構成している。この動力伝達装置ＰＴを介してエンジンＥＧから駆動力が伝達されることで圧縮機構１２が回転駆動される。

クラッチＭＧＣは、圧縮機構１２とエンジンＥＧとの接続状態を、エンジンＥＧの駆動力が圧縮機構１２に伝達される連結状態（すなわち、オン状態）と圧縮機構１２に伝達されない遮断状態（すなわち、オフ状態）とに切り替えるものである。クラッチＭＧＣは、通電によりエンジンＥＧと圧縮機構１２とを連結し、通電が遮断されるとエンジンＥＧと圧縮機構１２との連結状態を解除する構成になっている。

圧縮機１０は、後述する制御装置１００からの容量制御信号値Ｉｃにより冷媒の吐出容量を最小容量から最大容量までの範囲で変更可能な外部可変容量型の圧縮機で構成されている。なお、圧縮機１０の詳細については後述する。

圧縮機１０の冷媒吐出側には、凝縮器５０が接続されている。凝縮器５０は、図示しないエンジンルーム内でエンジンＥＧと図示しないフロントグリルとの間に配置されており、圧縮機１０から吐出された冷媒と外気とを熱交換させて冷媒を放熱させる放熱器である。

凝縮器５０の冷媒出口側には、気液分離器６０が接続されている。気液分離器６０は、凝縮器５０から流出した冷媒の気液を分離し、分離した液相冷媒を導出する構成になっている。

気液分離器６０の液相冷媒出口側には、膨張弁７０が接続されている。膨張弁７０は、気液分離器６０で分離された液相冷媒を減圧膨張させる減圧機器である。膨張弁７０は、温度式膨張弁で構成されており、蒸発器８０の冷媒出口側と圧縮機１０の冷媒吸入側との間の冷媒の温度を検知する感温部７２を有している。膨張弁７０は、圧縮機１０に吸入される冷媒の温度および圧力に基づいて圧縮機１０に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように弁開度を調整する構成になっている。

膨張弁７０の冷媒出口側には、蒸発器８０が接続されている。蒸発器８０は、空調ユニット９０の空調ケース９２内に配置されている。蒸発器８０は、膨張弁７０で減圧膨張された冷媒の蒸発潜熱により空調ケース９２内を流れる空気、すなわち、車室内へ吹き出す空気を冷却する。

ここで、空調ケース９２内には、送風機９４が配置されている。送風機９４によって、図示しない内外気切替箱から導入された外気または内気が蒸発器８０に供給される。蒸発器８０に供給された空気は、蒸発器８０を通過した後、図示しないヒータユニットを通過して車室内へ吹き出される。また、空調ケース９２内には、蒸発器８０を通過直後の空気の吹出温度ＴＥを検出する蒸発器温度センサ１０４が設けられている。

蒸発器８０の冷媒出口側には、圧縮機１０が接続されている。蒸発器８０にて蒸発した冷媒は、再び圧縮機１０にて吸入される。このように、冷凍サイクル装置１では、圧縮機１０から吐出された冷媒が、凝縮器５０、気液分離器６０、膨張弁７０、蒸発器８０、圧縮機１０の順に循環するようになっている。

次に、本実施形態の圧縮機１０の詳細について図２、図３を参照して説明する。図２に示すように、圧縮機１０は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構１２を備えている。

圧縮機構１２は、シリンダブロック１４２、シリンダブロック１４２の一端側に固定されたフロントハウジング１４４、シリンダブロック１４２の他端側にバルブプレート１６を介して固定されたリアハウジング１４６を有している。本実施形態では、シリンダブロック１４２、フロントハウジング１４４、リアハウジング１４６が圧縮機構１２のハウジング１４を構成している。

ハウジング１４のうちシリンダブロック１４２とフロントハウジング１４４とで囲まれた領域には、圧縮機１０の吐出容量を変化させるための制御圧室１８が区画形成されている。そして、ハウジング１４には、制御圧室１８の中央付近を貫通するように、圧縮機構１２の回転軸２０が配置されている。

回転軸２０は、一端側の先端部が動力伝達装置ＰＴに接続されている。回転軸２０は、一端側の周面がフロントハウジング１４４に形成された第１軸穴１４４ａに配置された第１ラジアル軸受１４４ｂによって回転可能に支持されている。また、回転軸２０は、他端側の部位が、シリンダブロック１４２に形成された第２軸穴１４２ａに配置された第２ラジアル軸受１４２ｂによって回転可能に支持されている。なお、図示しないが回転軸２０と第１軸穴１４４ａとの間には、制御圧室１８からの冷媒漏れを防ぐための軸封機構が設けられている。

回転軸２０は、制御圧室１８においてラグプレート２２に連結されている。ラグプレート２２は、回転軸２０と一体に回転する回転体である。ラグプレート２２は、フロントハウジング１４４の内壁面に設けられたスラスト軸受１４４ｃによって支持されている。

また、制御圧室１８には、斜板２４が収容されている。斜板２４は、その中央部分に貫通穴２４２が設けられ、貫通穴２４２に回転軸２０が挿通されている。斜板２４とラグプレート２２との間には、ヒンジ機構２６が設けられている。斜板２４は、ヒンジ機構２６を介してラグプレート２２に連結されることで、回転軸２０およびラグプレート２２と同期して回転する構成となっている。また、斜板２４は、回転軸２０の軸方向ＤＲａｘへのスライド移動にともなって回転軸２０に対する傾斜角度が変化する構成になっている。

回転軸２０におけるラグプレート２２と斜板２４との間には、コイルスプリング２５が巻装されている。斜板２４は、コイルスプリング２５の付勢力によって、その傾斜角度が減少するように押圧されている。

また、斜板２４とシリンダブロック１４２との間には、シリンダブロック１４２の内壁面から斜板２４に向かって突き出る筒状部材２７が設けられている。この筒状部材２７は、斜板２４に当接することで斜板２４の最小傾斜角度を規制するものである。

シリンダブロック１４２には、複数のシリンダボア１４８が回転軸２０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１４８には、片頭型のピストン２９が回転軸２０の軸方向ＤＲａｘへ往復動可能に収容されている。

シリンダボア１４８の軸方向両側の開口は、バルブプレート１６およびピストン２９によって閉塞されている。シリンダボア１４８内には、ピストン２９の軸方向ＤＲａｘへの移動に応じて容積変化する圧縮室２８が区画されている。ピストン２９は、シュー３０を介して斜板２４の外周部に係留されている。そして、圧縮機構１２の回転軸２０の回転にともなう斜板２４の回転運動が、シュー３０を介してピストン２９の往復直線運動に変換される。

リアハウジング１４６には、バルブプレート１６に対向する部位に吸入室３２と吐出室３４が区画形成されている。そして、バルブプレート１６には、吸入室３２とシリンダボア１４８とを連通させる吸入ポート１６２、吸入ポート１６２を開閉する吸入弁１６４が形成されている。また、バルブプレート１６には、吐出室３４とシリンダボア１４８とを連通させる吐出ポート１６６、吐出ポート１６６を開閉する吐出弁１６８が形成されている。

また、図示しないがリアハウジング１４６には、冷凍サイクル装置１における蒸発器８０の冷媒流れ下流側と吸入室３２とを連通させる吸入通路が形成されている。さらに、リアハウジング１４６には、凝縮器５０の冷媒流れ上流側と吐出室３４とを連通させる吐出通路が形成されている。

図示しない吸入通路を介して吸入室３２に流入した冷媒は、ピストン２９の上死点位置から下死点側への移動により吸入ポート１６２および吸入弁１６４を介して圧縮室２８に吸入される。また、圧縮室２８に吸入された冷媒は、ピストン２９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１６６および吐出弁１６８を介して吐出室３４に吐出される。そして、吐出室３４に吐出された冷媒は、図示しない吐出通路を介して凝縮器５０に流入する。

ここで、斜板２４の傾斜角度は、斜板２４の遠心力に起因する回転運動のモーメント、ピストン２９の往復慣性力によるモーメント、冷媒の圧力によるモーメント等の相互バランスに基づき決定される。冷媒の圧力によるモーメントとは、圧縮室２８内の圧力とピストン２９の背面に作用する制御圧室１８の圧力との相関に基づいて発生するモーメントであり、制御圧室１８の圧力変動に応じて斜板２４の傾斜角度が変化する。そして、圧縮機構１２は、斜板２４の傾斜角度が大きくなるともなって吐出容量が増加し、斜板２４の傾斜角度が小さくなるにともなって吐出容量が減少する。

このように構成される圧縮機構１２は、その吐出容量が容量制御機構４０によって制御される。すなわち、本実施形態の圧縮機１０は、容量制御機構４０によって制御圧室１８の圧力を制御することで、斜板２４の傾斜角度を変更して吐出容量を変化させている。

本実施形態のハウジング１４には、制御圧室１８と吐出室３４とを連通させる給気通路１４０、および吸入室３２と制御圧室１８とを連通させる抽気通路１４１が形成されている。

容量制御機構４０は、給気通路１４０の通路開度を調整する開度調整弁４２および抽気通路１４１の通路開度を絞る固定絞り４４を有している。容量制御機構４０は、開度調整弁４２によって給気通路１４０の通路開度を調整して制御圧室１８の圧力を制御することで、圧縮機構１２の吐出容量を変化させる構成になっている。本実施形態の容量制御機構４０は、圧縮機構１２に吸入される冷媒の圧力Ｐｓが目標圧力Ｐｓｏとなるように給気通路１４０の通路開度が調整される構成になっている。開度調整弁４２は、リアハウジング１４６に取り付けられている。なお、容量制御機構４０の開度調整弁４２の構造については後述する。

ここで、図３は、圧縮機構１２の吐出容量と成績係数（すなわち、ＣＯＰ）との関係を説明するための説明図である。図３の横軸は、吐出容量を示しており、吐出容量が最小容量となる状態をゼロ％で示し、吐出容量が最大容量となる状態を１００％で示している。図３の縦軸は、年間での使用を想定し、出現し得る熱負荷および圧縮機１０の回転数の条件と当該条件の出現頻度を考慮した年間成績係数を示している。

図３に示すように、年間成績係数は、吐出容量が略３０％付近にピークを有しており、最小容量付近で低下する傾向がある。主要因としては、吐出容量を変化させるために吐出室３４の冷媒を制御ガスとして制御圧室１８に供給することにある。制御ガスは、吐出室３４から給気通路１４０を介して制御圧室１８に供給された後、抽気通路１４１を介して吸入室３２に流れて再び圧縮室２８で圧縮される。つまり、制御ガスは、圧縮機構１２のハウジング１４内で循環する。そして、圧縮機構１２における制御ガスを圧縮した仕事分は、空気の冷却に寄与しない余分な圧縮仕事になる。

そして、吐出容量を低下させる際には、制御圧室１８の圧力を上昇させるために制御ガス量が増加するとともに、圧縮機構１２からの吐出冷媒量に対する制御ガス量の割合が増える。これにより、圧縮機構１２は、吐出容量が最小容量付近においてハウジング１４内で循環する制御ガスが増加することで圧縮効率が低下し、当該圧縮効率の低下にともなって年間成績係数が低下する。

これらを考慮して、本実施形態の圧縮機構１２は、成績係数が低下する最小容量で稼働しないように、筒状部材２７によって斜板２４の最小傾斜角度を規制している。本実施形態では、筒状部材２７が圧縮機構１２の吐出容量の下限容量を最小容量よりも大きく最大容量よりも小さい中間容量に制限する容量制限部を構成している。

本実施形態の筒状部材２７は、吐出容量の下限容量が、最小容量から最大容量までの範囲で圧縮機構１２を運転させた際に成績係数が最小容量に設定した場合よりも大きくなる容量となるように、斜板２４の最小傾斜角度を規制する構成となっている。具体的には、吐出容量の下限容量は、年間成績係数がピークとなる略３０％が含まれるように、吐出容量が１０％〜５０％となる範囲に設定することが望ましい。

続いて、本実施形態の容量制御機構４０の開度調整弁４２の構造について図４を参照して説明する。図４に示すように、開度調整弁４２は、給気通路１４０の通路開度を調整する弁体４２１、吸入室３２の圧力に応じた力Ｆ１を発生する吸入圧応動機構４２２、吸入圧応動機構４２２の力Ｆ１に対向する電磁力Ｆ２を発生する電磁機構４２３を有している。開度調整弁４２は、吸入室３２の圧力に応じた力Ｆ１と電磁力Ｆ２との釣り合いにより弁体４２１の位置を変化させるようになっている。

吸入圧応動機構４２２は、バルブハウジング４２０内に形成された感圧室４２０ａに収容され、弁体４２１の移動方向に弾性的に伸縮可能なベローズ４２２ａを有している。感圧室４２０ａには、吸入室３２の圧力が圧力導入通路４２０ｂを介して導入される。ベローズ４２２ａは、感圧室４２０ａの内壁面に固定される部位が固定端４２２ｂを構成し、固定端４２２ｂの反対側の部位が弾性的な伸縮により変位する可動端４２２ｃを構成する。そして、ベローズ４２２ａの可動端４２２ｃには、プッシュロッド４２２ｄが一体に連結されている。なお、図示しないが、ベローズ４２２ａの内部には、ベローズ４２２ａを伸長方向に押圧するバネが設けられている。

一方、電磁機構４２３は、電磁コイル４２３ａを有し、電磁コイル４２３ａの内周部にプランジャ４２３ｂが軸方向に変位可能に配置されている。プランジャ４２３ｂの端部には、可動鉄心４２３ｃが一体に構成され、可動鉄心４２３ｃに固定鉄心４２３ｄが対向配置される。そして、電磁機構４２３は、可動鉄心４２３ｃと固定鉄心４２３ｄとの間に電磁コイル４２３ａに供給される容量制御信号値Ｉｃ（例えば、制御電流）に応じた電磁力Ｆ２が発生する構成となっている。

また、プランジャ４２３ｂには、可動鉄心４２３ｃとは反対側の端部に弁体４２１が一体に形成されている。さらに、弁体４２１には、プッシュロッド４２２ｄが一体に連結されている。本実施形態のプランジャ４２３ｂ、弁体４２１、およびプッシュロッド４２２ｄは、一体に構成され、プランジャ４２３ｂの軸方向に一体に変位する。

開度調整弁４２は、電磁力Ｆ２が一定となる場合、吸入室３２の圧力が高くなるにともなってベローズ４２２ａが縮小し、これにともなって弁体４２１が給気通路１４０の通路開度を小さくする方向に変位する。これにより、制御圧室１８に供給される冷媒量が減少することで制御圧室１８の圧力が低下する。

一方、開度調整弁４２は、電磁力Ｆ２が一定となる場合、吸入室３２の圧力が低くなるにともなってベローズ４２２ａが伸長し、これにともなって弁体４２１が給気通路１４０の通路開度を大きくする方向に変位する。これにより、制御圧室１８に供給される冷媒量が増加することで制御圧室１８の圧力が上昇する。

ここで、給気通路１４０の通路開度は、吸入室３２の圧力に応じた力Ｆ１、電磁力Ｆ２等のバランスによって決まる。すなわち、電磁コイル４２３ａに供給される容量制御信号値が増加して電磁力Ｆ２が吸入室３２の圧力に応じた力Ｆ１よりも大きくなると、弁体４２１は、給気通路１４０の通路開度を小さくする方向に変位する。これにより、制御圧室１８に供給される冷媒量が減少することで制御圧室１８の圧力が低下する。この結果、斜板２４の傾斜角度が大きくなることで、吐出容量が大きくなる。

一方、電磁コイル４２３ａに供給される容量制御信号値Ｉｃが減少して電磁力Ｆ２が吸入室３２の圧力に応じた力Ｆ１よりも小さくなると、弁体４２１は、給気通路１４０の通路開度を大きくする方向に変位する。これにより、制御圧室１８に供給される冷媒量が増加することで制御圧室１８の圧力が上昇する。この結果、斜板２４の傾斜角度が小さくなることで、吐出容量が小さくなる。

このように構成される容量制御機構４０は、給気通路１４０の通路開度が吸入室３２の圧力に応じた力Ｆ１、電磁力Ｆ２等のバランスによって決まる構成になるため、圧縮機構１２の吐出容量が容量制御信号値Ｉｃによらずに変化することがある。

次に、本実施形態の制御装置１００の概要を説明する。図１に示す制御装置１００は、プロセッサ、メモリ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。なお、メモリは、非遷移的実体的記憶媒体で構成される。

制御装置１００は、空調用センサ群１０１〜１０５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１１０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、圧縮機１０を含む各種機器の制御を行なうものである。また、制御装置１００は、メモリ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。

空調用センサ群としては、外気温Ｔａｍを検出する外気センサ１０１、内気温Ｔｒを検出する内気センサ１０２、車室内に入射する日射量Ｔｓを検出する日射センサ１０３、上述した蒸発器温度センサ１０４、圧縮機回転数センサ１０５等が設けられる。なお、蒸発器温度センサ１０４としては、例えば、蒸発器８０の熱交換フィンの温度を吹出温度ＴＥとして検出する温度センサを採用することができる。

圧縮機回転数センサ１０５は、圧縮機１０の回転数Ｎｅを検出するセンサである。圧縮機回転数センサ１０５は、圧縮機１０の回転数Ｎｅを直接検出するものに限らず、例えば、エンジン回転数から圧縮機１０の回転数Ｎｅを算出する構成になっていてもよい。

空調操作パネル１１０に設けられた各種空調操作スイッチとして、圧縮機１０の作動指令信号を出すエアコンスイッチ、車室内の設定温度Ｔｓｅｔ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。

また、制御装置１００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、クラッチＭＧＣ、容量制御機構４０等が接続されている。そして、当該各種機器は、制御装置１００の出力信号により制御される。

次に、本実施形態の圧縮機１０の作動について説明する。本実施形態の圧縮機１０は、圧縮効率が低下する最小容量での運転を回避するために、吐出容量の下限容量が最小容量でなく中間容量に設定されている。

ここで、単純に吐出容量の下限容量を最小容量よりも大きい中間容量に制限すると、吐出容量の可変域が小さくなることで、例えば、蒸発器８０における空気の冷却能力が過剰になってしまうことが懸念される。

そこで、本実施形態の圧縮機１０は、制御装置１００によって、圧縮機構１２の運転モードを可変運転モードおよび断続運転モードに切り替える構成になっている。可変運転モードは、クラッチＭＧＣによってエンジンＥＧと圧縮機構１２とを連結状態に制御した状態で、容量制御機構４０によって吐出容量を下限容量から最大容量までの範囲で変化させる運転モードである。また、断続運転モードは、容量制御機構４０によって吐出容量を下限容量に制御した状態で、クラッチＭＧＣによってエンジンＥＧと圧縮機構１２とを連結状態と遮断状態とに断続的に切り替える運転モードである。

以下、制御装置１００が実行する運転モードを切り替える制御処理について、図５等を参照して説明する。なお、図５に示す制御処理の各制御ステップは、制御装置１００が実行する各種機能を実現する機能実現部を構成している。

制御装置１００は、エンジンＥＧの稼働中にエアコンスイッチがオンされると、クラッチＭＧＣをオン状態に制御し、且つ、運転モードの初期設定を可変運転モードとした後に図５に示す制御処理を実行する。なお、図５に示す制御処理は、所定の周期で制御装置１００によって実行される。

図５に示すように、制御装置１００は、ステップＳ１０にて、入力側に接続された空調用センサ群１０１〜１０５や空調操作パネル１１０からの各種信号を読み込む。続いて、制御装置１００は、ステップＳ２０にて、車室内へ吹き出す空気の目標吹出温度ＴＡＯを算出する。この目標吹出温度ＴＡＯは、車室内を温度設定スイッチの設定温度Ｔｓｅｔに維持するために必要な吹出温度であり、以下の数式Ｆ１に基づいて算出される。

ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
上述の数式Ｆ１に示す記号は、Ｔｓｅｔが設定温度、Ｔｒが内気温、Ｔａｍが外気温、Ｔｓが日射量を示し、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓが制御ゲインを示している。なお、Ｃは、補正用の定数である。

続いて、制御装置１００は、ステップＳ３０にて、蒸発器８０から吹き出す空気の吹出温度ＴＥの目標蒸発器温度ＴＥＯを算出する。具体的には、制御装置１００は、目標吹出温度ＴＡＯと目標蒸発器温度ＴＥＯとの対応関係を規定した制御マップを参照して、ステップＳ２０で算出した目標吹出温度ＴＡＯから目標蒸発器温度ＴＥＯを算出する。制御マップは、目標吹出温度ＴＡＯが大きくなるにともなって目標蒸発器温度ＴＥＯが高くなるように目標蒸発器温度ＴＥＯが目標吹出温度ＴＡＯに対応付けられている。制御マップは、予めメモリに記憶されている。

続いて、制御装置１００は、ステップＳ４０にて、容量制御機構４０に対して出力する容量制御信号値Ｉｃの第１候補となる可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌを算出する。可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌは、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯに近づくように、ＰＩ制御やＰＩＤ制御等のフィードバック制御によって算出される。

続いて、制御装置１００は、ステップＳ５０にて、現状の圧縮機構１２の運転モードが可変運転モードおよび断続運転モードのいずれかであるかを判定する。この判定処理の結果、運転モードが可変運転モードである場合、制御装置１００は、ステップＳ６０に移行して可変運転処理を実行する。また、運転モードが断続運転モードである場合、制御装置１００は、ステップＳ７０に移行して断続運転処理を実行する。

本実施形態では、可変運転処理の流れについて図６のフローチャートを参照して説明した後、断続運転処理の流れについて図１３のフローチャートを参照して説明する。なお、図６および図１３に示す制御処理の各制御ステップは、制御装置１００が実行する各種機能を実現する機能実現部を構成している。

可変運転処理において制御装置１００は、図６に示すように、ステップＳ１００にて、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯよりも小さいか否かを判定する。蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯ以上となる場合、圧縮機構１２を可変運転モードで作動させることで、蒸発器８０の冷却能力を適正に維持可能な状態または蒸発器８０の冷却能力が不足した能力不足状態であると考えられる。

このため、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯ以上となる場合、制御装置１００は、ステップＳ１１０にて、クラッチＭＧＣをオン状態に維持する。また、制御装置１００は、ステップＳ１２０にて、容量制御信号値Ｉｃを図５のステップＳ４０で算出した可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ１３０にて、圧縮機構１２を可変運転モードで運転させる。すなわち、制御装置１００は、容量制御信号値Ｉｃとして可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌを容量制御機構４０に出力する。

ここで、容量制御機構４０は、容量制御信号値Ｉｃが大きい程、給気通路１４０の通路開度が小さくなるように、開度調整弁４２を制御する。例えば、容量制御信号値Ｉｃが大きい場合、容量制御機構４０は、図７に示すように、給気通路１４０が閉鎖される通路開度となるように開度調整弁４２を制御する。この場合、圧縮機構１２では、吐出室３４から制御圧室１８への冷媒の供給が停止されることで制御圧室１８の圧力が低下する。この結果、圧縮機構１２は、図８に示すように、斜板２４の傾斜角度が最大傾斜角度となることで吐出容量が最大容量まで増加する。

これに対して、容量制御信号値Ｉｃが小さい場合、容量制御機構４０は、図９に示すように、給気通路１４０が全開される通路開度となるように開度調整弁４２を制御する。この場合、圧縮機構１２では、吐出室３４から制御圧室１８への冷媒の供給量が増加することで制御圧室１８の圧力が大きくなる。この結果、圧縮機構１２は、図１０に示すように、斜板２４の傾斜角度が最小傾斜角度となることで吐出容量が下限容量まで減少する。なお、本実施形態の圧縮機構１２では、吐出容量の下限容量が筒状部材２７によって中間容量に制限されている。このため、可変運転モードでは、圧縮機構１２が圧縮効率の低い最小容量で運転されることはない。

図６に戻り、ステップＳ１００の判定処理にて、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯよりも小さい場合、制御装置１００は、ステップＳ１４０にて、可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌが所定の下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎ以下であるか否かを判定する。下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎは、容量制御信号値Ｉｃから圧縮機構１２の吐出容量が下限容量となっているか否かを判断するための判定閾値である。

ここで、本実施形態の如く、圧縮機構１２に吸入される冷媒の圧力Ｐｓが目標圧力Ｐｓｏとなるように制御する容量制御機構４０を用いる場合、蒸発器８０の吹出温度ＴＥと容量制御信号値Ｉｃとが、図１１に示すように相関関係を有する。本実施形態では、吹出温度ＴＥと容量制御信号値Ｉｃとを予め関連付けた制御マップに基づいて目標蒸発器温度ＴＥＯに対応する容量制御信号値Ｉｃを特定し、特定した容量制御信号値Ｉｃよりも小さくなる値を下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに設定している。

前述したように、圧縮機構１２の吐出容量は、容量制御信号値Ｉｃによらず蒸発器８０の空気側の熱負荷に応じて変化することがある。このため、本実施形態では、下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎを、蒸発器８０の空気側の熱負荷に相関して変化する目標蒸発器温度ＴＥＯに応じた可変閾値としている。具体的には、下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎは、図１２に示すように、目標蒸発器温度ＴＥＯの上昇に伴って小さくなる可変閾値となっている。

図６に戻り、ステップＳ１４０にて可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌが下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎよりも大きくなる場合、圧縮機構１２の吐出容量が下限容量になっていないと考えられる。この場合、制御装置１００は、ステップＳ１１０に移行して運転モードを可変運転モードに維持する。

一方、ステップＳ１４０にて可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌが下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎ以下となる場合、圧縮機構１２の吐出容量が下限容量になっていると考えられる。この場合、圧縮機構１２の吐出容量が下限容量になったとしても、蒸発器８０の冷却能力が要求される要求冷却能力を満たしていると考えられる。このため、制御装置１００は、ステップＳ１５０に移行してクラッチＭＧＣをオン状態に維持する。また、制御装置１００は、ステップＳ１６０にて、容量制御信号値Ｉｃを下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ１７０にて、圧縮機構１２を断続運転モードで運転させる。すなわち、制御装置１００は、容量制御信号値Ｉｃとして下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎを容量制御機構４０に出力する。

以上までが可変運転処理に関する説明である。以下、断続運転処理の流れについて図１３のフローチャートを参照して説明する。図１３に示す断続運転処理は、図５のステップＳ７０にて実行される処理である。

図１３に示すように、制御装置１００は、ステップＳ２００にて、クラッチＭＧＣがオン状態であるか否かを判定する。この結果、クラッチＭＧＣがオン状態であると判定された場合、制御装置１００は、ステップＳ２１０にて、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが所定のオフ側閾値Ｔｏｆｆよりも小さいか否かを判定する。オフ側閾値Ｔｏｆｆは、クラッチＭＧＣをオン状態からオフ状態に切り替えるための判定閾値である。オフ側閾値Ｔｏｆｆは、図１４に示すように、クラッチＭＧＣのオンオフが頻繁に切り替わることを避けるために目標蒸発器温度ＴＥＯよりも低い温度に設定されている。

蒸発器８０の吹出温度ＴＥがオフ側閾値Ｔｏｆｆよりも小さい場合、制御装置１００は、ステップＳ２２０にてクラッチＭＧＣをオフ状態に設定する。これにより、圧縮機構１２の運転が停止される。

また、制御装置１００は、ステップＳ２３０にて、容量制御信号値を下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ２４０にて、圧縮機構１２の運転モードを断続運転モードに維持するとともに、ステップＳ２５０にてタイマカウンタｔ＿ｃｎｔをリセットする。

ここで、タイマカウンタｔ＿ｃｎｔは、断続運転モードにおいて、クラッチＭＧＣをオン状態に切り替えても、蒸発器８０の冷却能力が要求される要求冷却能力に対して不足する能力不足状態となる期間を計測するためのカウンタである。

蒸発器８０の吹出温度ＴＥがオフ側閾値Ｔｏｆｆよりも小さくなっている場合、能力不足状態ではないので、制御装置１００は、ステップＳ２５０にてタイマカウンタｔ＿ｃｎｔをリセットする。

一方、蒸発器８０の吹出温度ＴＥがオフ側閾値Ｔｏｆｆよりも大きい場合、制御装置１００は、ステップＳ２６０にて蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯよりも大きいか否かを判定する。

この結果、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯよりも大きい場合、制御装置１００は、ステップＳ２７０にて、タイマカウンタｔ＿ｃｎｔが予め設定された基準時間ｔ＿ｓｅｔ以上であるか否かを判定する。

タイマカウンタｔ＿ｃｎｔが予め設定された基準時間ｔ＿ｓｅｔ以上である場合、断続運転モードを継続しても蒸発器８０の能力不足状態が回避できないと考えられる。このため、制御装置１００は、ステップＳ２８０にてクラッチＭＧＣをオン状態に維持するとともに、ステップＳ２９０にて容量制御信号値を可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ３００にて、圧縮機構１２の運転モードを可変運転モードに切り替えるとともに、ステップＳ２５０にてタイマカウンタｔ＿ｃｎｔをリセットする。

ここで、ステップＳ２６０にて蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯ以下と判定された場合、制御装置１００は、ステップＳ３１０に移行する。また、ステップＳ２７０にてタイマカウンタｔ＿ｃｎｔが基準時間ｔ＿ｓｅｔ未満であると判定された場合も、制御装置１００は、ステップＳ３１０に移行する。そして、制御装置１００は、ステップＳ３１０にてクラッチＭＧＣをオン状態に維持するとともに、ステップＳ３２０にて容量制御信号値を下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに決定する。また、制御装置１００は、ステップＳ３３０にて、圧縮機構１２の運転モードを断続運転モードに維持する。

これに対して、ステップＳ２００の判定処理にてクラッチＭＧＣがオフ状態であると判定された場合、制御装置１００は、ステップＳ３４０にて、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが所定のオン側閾値Ｔｏｎよりも大きいか否かを判定する。オン側閾値Ｔｏｎは、クラッチＭＧＣをオフ状態からオン状態に切り替えるための判定閾値である。オン側閾値Ｔｏｎは、図１４に示すように、クラッチＭＧＣのオンオフが頻繁に切り替わることを避けるために目標蒸発器温度ＴＥＯよりも高い温度に設定されている。

蒸発器８０の吹出温度ＴＥがオン側閾値Ｔｏｎよりも大きい場合、制御装置１００は、ステップＳ３５０にてクラッチＭＧＣをオン状態に設定する。これにより、圧縮機構１２の運転が再開される。

また、制御装置１００は、ステップＳ３６０にて、容量制御信号値を下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ３７０にて、圧縮機構１２の運転モードを断続運転モードに維持するとともに、ステップＳ３８０にてタイマカウンタｔ＿ｃｎｔのカウントを開始する。

一方、蒸発器８０の吹出温度ＴＥがオン側閾値Ｔｏｎ以下となる場合、制御装置１００は、ステップＳ３９０にてクラッチＭＧＣをオフ状態に設定する。これにより、圧縮機構１２の運転が停止状態に維持される。

また、制御装置１００は、ステップＳ４００にて、容量制御信号値を下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ４１０にて、圧縮機構１２の運転モードを断続運転モードに維持する。

以上の制御処理によって圧縮機１０は、運転モードが可変運転モードおよび断続運転モードのいずれかに切替可能となっている。すなわち、本実施形態の制御装置１００は、吐出容量を下限容量に設定したとしても蒸発器８０における空気の冷却能力が蒸発器８０に要求される要求冷却能力を満足する能力満足条件が成立した場合に、可変運転モードから断続運転モードに切り替える。また、制御装置１００は、吐出容量を下限容量に設定したとしても蒸発器８０における空気の冷却能力が蒸発器８０に要求される要求冷却能力に足りない能力不足条件が成立した場合に、運転モードを断続運転モードから可変運転モードに切り替える。

ここで、図１５は、運転モードが可変運転モード、断続運転モード、可変運転モードの順に切り替わる際の蒸発器８０の吹出温度ＴＥ、容量制御信号値Ｉｃ、クラッチＭＧＣのオンオフ状態、吐出容量等の変化の一例を示すタイミングチャートである。

図１５に示すように、圧縮機構１２が可変運転モードで運転している際に、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯ付近まで低下すると、容量制御信号値Ｉｃが低下するとともに吐出容量も小さくなる（図１５のｔ０〜ｔ１）。

そして、吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯよりも低い温度に低下し、可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌが下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎまで低下すると、運転モードが可変運転モードから断続運転モードに切り替わる（図１５のｔ１→ｔ２）。これにより、容量制御信号値Ｉｃが下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに決定され、吐出容量が下限容量になる。

可変運転モードから断続運転モードに切り替わった後、吹出温度ＴＥがオフ側閾値Ｔｏｆｆよりも低い温度になると、クラッチＭＧＣがオン状態からオフ状態に切り替わる（図１５のｔ２→ｔ３）。これにより、圧縮機構１２の運転が停止することで、吹出温度ＴＥが上昇する。

そして、吹出温度ＴＥがオン側閾値Ｔｏｎよりも高い温度に上昇すると、クラッチＭＧＣがオフ状態からオン状態に切り替わる（図１５のｔ３→ｔ４）。これにより、圧縮機構１２の運転が再開されることで、吹出温度ＴＥが低下する。

圧縮機構１２の運転が再開され、吹出温度ＴＥが基準時間ｔ＿ｓｅｔよりも短い時間で再びオフ側閾値Ｔｏｆｆよりも低い温度になると、クラッチＭＧＣがオン状態からオフ状態に切り替わる（図１５のｔ４→ｔ５）。

このように、断続運転モード時には、吐出容量が下限容量となるように制御された状態で、クラッチＭＧＣのオンオフの切り替えによって、吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯ付近に維持される。

そして、断続運転モード時に、クラッチＭＧＣがオン状態に維持された状態で、蒸発器８０の冷却能力が不足する能力不足状態が所定時間継続された場合に、運転モードが断続運転モードから可変運転モードに切り替わる。すなわち、クラッチＭＧＣがオン状態に切り替わってから基準時間ｔ＿ｓｅｔとなるまで吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯを上回っている場合、運転モードが断続運転モードから可変運転モードに切り替わる（図１５のｔｎ→ｔｎ＋１）。これにより、クラッチＭＧＣがオン状態に維持された状態で、容量制御信号値Ｉｃが可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌに決定されることで、吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯに近づくように制御される。

以上説明した本実施形態の圧縮機１０は、圧縮機構１２の吐出容量の下限容量が容量制限部である筒状部材２７によって最小容量よりも大きい中間容量に制限されているので、圧縮効率の低い最小容量での圧縮機構１２の運転を回避することができる。また、本実施形態の圧縮機１０は、運転モードを可変運転モードおよび断続運転モードに切替可能となっているので、運転モードの切り替えによって吐出容量の可変域が小さくなることによる生ずる不具合を回避可能となる。すなわち、本実施形態の圧縮機１０によれば、蒸発器８０における冷却能力を適切に発揮させつつ圧縮効率の向上を図ることが可能となる。

特に、本実施形態の圧縮機構１２は、下限容量が圧縮機構１２を運転させた際に成績係数が最小容量に設定した場合よりも大きくなる容量に設定されている。これによれば、最小容量で運転させる場合に比べて、断続運転モード時の成績係数を大きくすることができる。

また、本実施形態の制御装置１００は、吐出容量を下限容量に設定したとしても蒸発器８０における空気の冷却能力が蒸発器８０に要求される要求冷却能力を満足する能力満足条件が成立した場合に、可変運転モードから断続運転モードに切り替える。これによると、蒸発器８０における空気の冷却能力が過剰になることを回避することができるので、蒸発器８０における冷却能力を適切に発揮させつつ、圧縮効率の向上を図ることが可能となる。

ここで、能力満足条件は、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯよりも低く、且つ、可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌが下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎ以下となる際に成立する条件となっている。但し、下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎは、目標蒸発器温度ＴＥＯの上昇に伴って小さくなる可変閾値となっている。これによると、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯ以上となる場合、すなわち、蒸発器８０の冷却能力が不足している状態で、可変運転モードから断続運転モードに切り替わることを回避することができる。

さらに、本実施形態の制御装置１００は、吐出容量を下限容量に設定したとしても蒸発器８０における空気の冷却能力が蒸発器８０に要求される要求冷却能力に足りない能力不足条件が成立した場合に、断続運転モードから可変運転モードに切り替える。これによると、蒸発器における空気の冷却能力が不足することを回避することができるので、蒸発器における冷却能力を適切に発揮させつつ、圧縮効率の向上を図ることが可能となる。

ここで、能力不足条件は、クラッチＭＧＣによって接続状態を連結状態に制御した状態において、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯより高くなる状態が所定期間継続された場合に成立する条件となっている。このように、能力不足条件を蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯよりも高くなる状態が所定期間継続された場合に成立する条件とすれば、断続運転モードから可変運転モードへの切り替わりの頻発を抑えることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図１６〜図２０を参照して説明する。本実施形態では、容量制御機構４０が、断続運転モード時に可変運転モード時に比べて、給気通路１４０、制御圧室１８、および抽気通路１４１を介して循環する冷媒の循環量が少なくなるように構成されている点が第１実施形態と相違している。

図１６〜図１８に示すように、本実施形態の容量制御機構４０は、給気通路１４０の通路開度および抽気通路１４１の通路開度の双方を調整可能な容量制御弁４５を有している。容量制御機構４０は、容量制御弁４５によって給気通路１４０の通路開度および抽気通路１４１の通路開度を調整して制御圧室１８の圧力を制御することで、圧縮機構１２の吐出容量を変化させる構成になっている。

容量制御弁４５は、三方弁タイプの弁構造を有している。容量制御弁４５は、給気通路１４０の通路開度および抽気通路１４１の通路開度を調整する弁体４５１、吸入室３２の圧力に応じた力を発生する吸入圧応動機構４５２、吸入圧応動機構４５２の力に対向する電磁力を発生する電磁機構４５３を有している。なお、吸入圧応動機構４５２は、第１実施形態で説明した吸入圧応動機構４２２と同様に構成されている。また、電磁機構４５３は、第１実施形態で説明した電磁機構４２３と同様に構成されている。

容量制御弁４５は、給気通路１４０の通路開度が大きくなるにつれて抽気通路１４１の通路開度が小さくなり、給気通路１４０の通路開度が小さくなるにつれて抽気通路１４１の通路開度が大きくなるように構成されている。具体的には、容量制御弁４５は、断続運転モード時に、給気通路１４０を開き、抽気通路１４１を閉じるように構成されている。

電磁機構４５３に供給される容量制御信号値Ｉｃが減少して電磁力が吸入室３２の圧力に応じた力よりも小さくなると、例えば、図１６に示すように、容量制御弁４５の弁体４５１が、抽気通路１４１を閉じ、給気通路１４０を開く位置に変位する。これにより、制御圧室１８に供給される冷媒量が増加することで制御圧室１８の圧力が上昇する。この結果、斜板２４の傾斜角度が小さくなることで、吐出容量が減少する。

また、図１６に示す状態から電磁機構４５３に供給される容量制御信号値Ｉｃが増加すると、例えば、図１７に示すように、容量制御弁４５の弁体４５１が、給気通路１４０および抽気通路１４１の双方を開く位置に変位する。

さらに、電磁機構４５３に供給される容量制御信号値Ｉｃが増加して電磁力が吸入室３２の圧力に応じた力よりも大きくなると、例えば、図１８に示すように、容量制御弁４５の弁体４５１が、抽気通路１４１を開き、給気通路１４０を閉じる位置に変位する。これにより、制御圧室１８に供給される冷媒量が減少することで制御圧室１８の圧力が低下する。この結果、斜板２４の傾斜角度が大きくなることで、吐出容量が増加する。

その他の構成および作動については第１実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機１０は、第１実施形態と共通の構成および作動から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

特に、本実施形態では、容量制御機構４０が断続運転モード時に、給気通路１４０を開き、抽気通路１４１を閉じる容量制御弁４５を含んで構成されている。これによると、断続運転モード時にハウジング１４内部における冷媒の循環を停止させることができるので、圧縮効率の更なる向上を図ることが可能となる。

ここで、図１９は、可変運転モードだけで運転される圧縮機を比較例、第１実施形態の圧縮機１０を第１実施例、本実施形態の圧縮機１０を第２実施例とした際の圧縮機１０の動力を示す図である。また、図２０は、比較例、第１実施例、第２実施例の成績係数を示す図である。なお、図１９に示す動力および図２０に示す成績係数は、実際の使用を想定し、出現し得る熱負荷および圧縮機１０の回転数の条件と当該条件の出現頻度を考慮したものを示している。

第１実施例および第２実施例では、比較例と異なり、断続運転モード時に圧縮機１０が停止することがある。このため、図１９に示すように、圧縮機の動力は、比較例に比べて第１実施例および第２実施例の方が小さくなる。そして、成績係数は、図２０に示すように、比較例に比べて第１実施例および第２実施例の方が高くなる。

また、第２実施例では、第１実施例と異なり、断続運転モード時に給気通路１４０が開いた状態で抽気通路１４１が閉鎖されるので、断続運転モード時にハウジング１４内部における冷媒の循環に伴う損失が抑制される。このため、図１９に示すように、圧縮機の動力は、第１実施例に比べて第２実施例の方が小さくなる。そして、成績係数は、図２０に示すように、第１実施例に比べて第２実施例の方が高くなる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図２１を参照して説明する。本実施形態では、容量制御機構４０が抽気通路１４１の通路開度を調整して制御圧室１８の圧力を制御する構成になっている点が第１実施形態と相違している。

図２１に示すように、容量制御機構４０は、給気通路１４０の通路開度を絞る固定絞り４６および抽気通路１４１の通路開度を調整する開度調整弁４７を有している。容量制御機構４０は、開度調整弁４７によって抽気通路１４１の通路開度を調整して制御圧室１８の圧力を制御することで、圧縮機構１２の吐出容量を変化させる構成になっている。本実施形態の容量制御機構４０は、圧縮機構１２に吸入される冷媒の圧力が目標圧力となるように開度調整弁４７の通路開度が調整される構成になっている。

図示しないが開度調整弁４７は、抽気通路１４１の通路開度を調整する弁体、吸入室３２の圧力に応じた力を発生する吸入圧応動機構、当該吸入圧応動機構の力に対向する電磁力を発生する電磁機構を有している。開度調整弁４７は抽気通路１４１を閉鎖可能に構成されている。なお、吸入圧応動機構および電磁機構は、第１実施形態で説明した吸入圧応動機構４２２および電磁機構４２３と同様に構成されている。

開度調整弁４７は、電磁機構に供給される容量制御信号値Ｉｃが減少して電磁力が吸入室３２の圧力に応じた力よりも小さくなると、例えば、弁体が抽気通路１４１を閉じる位置に変位する。これにより、制御圧室１８から吸入室３２に流れる冷媒量が減少することで制御圧室１８の圧力が上昇する。この結果、斜板２４の傾斜角度が小さくなることで、吐出容量が減少する。

また、開度調整弁４７は、電磁機構４５３に供給される容量制御信号値Ｉｃが増加して電磁力が吸入室３２の圧力に応じた力よりも大きくなると、弁体が抽気通路１４１を開く位置に変位する。これにより、制御圧室１８から吸入室３２に流れる冷媒量が増加することで制御圧室１８の圧力が低下する。この結果、斜板２４の傾斜角度が大きくなることで、吐出容量が増加する。

その他の構成および作動については第１実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機１０は、第１実施形態と共通の構成および作動から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

特に、本実施形態では、容量制御機構４０が抽気通路１４１を閉鎖可能な開度調整弁４７を含んで構成されている。これによると、断続運転モード時にハウジング１４内部における冷媒の循環を停止させることができるので、圧縮効率の更なる向上を図ることが可能となる。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図２２を参照して説明する。本実施形態では、抽気通路１４１に対して固定絞り４４の代わりに圧力応動弁４８が配置されている点が第１実施形態と相違している。

図２２に示すように、容量制御機構４０は、開度調整弁４２および圧力応動弁４８といった２つの弁を備える構成になっている。圧力応動弁４８は、吐出室３４と制御圧室１８との圧力差が小さくなるにつれて抽気通路１４１の通路開度を小さくするように構成されている。吐出室３４と制御圧室１８との圧力差は、給気通路１４０の通路開度が大きくなるにつれて小さくなり、給気通路１４０の通路開度が小さくなるにつれて大きくなる。このため、圧力応動弁４８は、給気通路１４０の通路開度が大きくなるにつれて、抽気通路１４１の通路開度を小さくするように構成される。圧力応動弁４８は抽気通路１４１を閉鎖可能に構成されている。

その他の構成および作動については第１実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機１０は、第１実施形態と共通の構成および作動から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

特に、本実施形態では、容量制御機構４０が抽気通路１４１を閉鎖可能な圧力応動弁４８を含んで構成されている。これによると、断続運転モード時にハウジング１４内部における冷媒の循環を停止させることができるので、圧縮効率の更なる向上を図ることが可能となる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について、図２３、図２４を参照して説明する。本実施形態では、容量制御機構４０が、圧縮機構１２から吐出される冷媒の流量Ｇｒが目標流量Ｇｒｏとなるように給気通路１４０の通路開度が調整される構成になっている点が第１実施形態と相違している。

図２３に示すように、容量制御機構４０は、給気通路１４０の通路開度を調整する開度調整弁４９および抽気通路１４１の通路開度を絞る固定絞り４４を有している。開度調整弁４９は、弁体４９１、吐出室３４の出口側を絞る絞り部４９２、絞り部４９２の前後に生ずる差圧ΔＰに応じた力を発生する差圧応動機構４９３、差圧応動機構４９３の力に対向する電磁力を発生する電磁機構４９４を有している。電磁機構４９４は、第１実施形態の電磁機構４２３と同様に構成される。

ここで、絞り部４９２の前後に生ずる差圧ΔＰは、圧縮機構１２から吐出される冷媒の流量と比例関係にある。このため、差圧ΔＰを制御することによって圧縮機構１２から吐出される冷媒の流量を制御することが可能となる。

差圧応動機構４９３は、バルブハウジング４９０内に形成された差圧導入室４９０ａに収容され、弁体４９１の移動方向に弾性的に伸縮可能なベローズ４９３ａを有している。差圧導入室４９０ａには、絞り部４９２の下流側の圧力が第１圧力導入通路４９０ｂを介して導入される。ベローズ４９３ａは、差圧導入室４９０ａの内壁面に固定される部位が固定端４９３ｂを構成し、固定端４９３ｂの反対側の部位が弾性的な伸縮により変位する可動端４９３ｃを構成する。ベローズ４９３ａの固定端４９３ｂには、第２圧力導入通路４９０ｃを介して絞り部４９２の上流側の圧力が作用する。また、ベローズ４９３ａの可動端４９３ｃには、プッシュロッド４９３ｄが一体に連結されている。なお、図示しないが、ベローズ４９３ａの内部には、ベローズ４９３ａを伸長方向に押圧するバネが設けられている。

開度調整弁４９は、電磁力が一定となる場合、差圧ΔＰが大きくなるにともなってベローズ４９３ａが縮小し、これにともなって弁体４９１が給気通路１４０の通路開度を小さくする方向に変位する。これにより、制御圧室１８に供給される冷媒量が減少することで制御圧室１８の圧力が低下する。

一方、開度調整弁４９は、電磁力が一定となる場合、差圧ΔＰが小さくなるにともなってベローズ４９３ａが伸長し、これにともなって弁体４９１が給気通路１４０の通路開度を大きくする方向に変位する。これにより、制御圧室１８に供給される冷媒量が増加することで制御圧室１８の圧力が上昇する。

ここで、給気通路１４０の通路開度は、差圧ΔＰに応じた力Ｆ１、電磁力Ｆ２等のバランスによって決まる。すなわち、電磁機構４９４に供給される容量制御信号値Ｉｃが増加して電磁力Ｆ２が差圧ΔＰに応じた力Ｆ１よりも大きくなると、弁体４９１は、給気通路１４０の通路開度を小さくする方向に変位する。これにより、制御圧室１８に供給される冷媒量が減少することで制御圧室１８の圧力が低下する。この結果、斜板２４の傾斜角度が大きくなることで、吐出容量が大きくなる。

一方、電磁機構４９４に供給される容量制御信号値Ｉｃが減少して電磁力Ｆ２が差圧ΔＰに応じた力Ｆ１よりも小さくなると、弁体４２１は、給気通路１４０の通路開度を大きくする方向に変位する。これにより、制御圧室１８に供給される冷媒量が増加することで制御圧室１８の圧力が上昇する。この結果、斜板２４の傾斜角度が小さくなることで、吐出容量が小さくなる。

次に、本実施形態の制御装置１００が実行する可変運転処理について、図２４を参照して説明する。図２４は第１実施形態の図６に対応している。図２４では、図６と同様の処理となるステップについて第１実施形態と同様の符号を付している。

図６に示すように、制御装置１００は、ステップＳ１０２にて圧縮機構１２から吐出される冷媒の流量Ｇｒ＿ｃａｌを算出する。冷媒の流量Ｇｒは、容量制御信号値Ｉｃに比例して変化する。このため、制御装置１００は、可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌと冷媒の流量Ｇｒ＿ｃａｌとの対応関係を規定した制御マップを参照し、図５のステップＳ４０で算出した可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌに基づいて、冷媒の流量Ｇｒ＿ｃａｌを算出する。

続いて、制御装置１００は、ステップＳ１０４にて圧縮機構１２に吸入される冷媒の密度ρ＿ｃａｌを算出する。圧縮機構１２に吸入される冷媒の密度ρ＿ｃａｌは、圧縮機構１２に吸入される冷媒の温度および圧力により決まる。そして、圧縮機構１２に吸入される冷媒の温度および圧力は、蒸発器８０の吹出温度ＴＥと相関性を有する。このため、制御装置１００は、蒸発器８０の吹出温度ＴＥと圧縮機構１２に吸入される冷媒の密度ρ＿ｃａｌとの対応関係を規定した制御マップを参照し、蒸発器８０の吹出温度ＴＥに基づいて、圧縮機構１２に吸入される冷媒の密度ρ＿ｃａｌを算出する。

続いて、制御装置１００は、ステップＳ１０６にて冷媒の流量Ｇｒ＿ｃａｌ、圧縮機構１２に吸入される冷媒の密度ρ＿ｃａｌ、および圧縮機構１２の回転数Ｎｅに基づいて、圧縮機構１２の吐出容量の推定容量Ｖを算出する。

制御装置１００は、例えば、以下の数式Ｆ２を用いて推定容量Ｖを推定する。

Ｖ＝Ｇｒ＿ｃａｌ／（ρ＿ｃａｌ×Ｎｅ×η）…（Ｆ２）
但し、数式Ｆ２に示すηは、圧縮機構１２における体積効率であり、予め定められた値に設定されている。なお、体積効率ηは、圧縮機構１２の回転数Ｎｅの影響が大きいので、回転数Ｎｅに基づいて決定してもよい。

続いて、制御装置１００は、ステップＳ１０８にて推定容量Ｖが下限容量Ｖ＿ｍｉｎ以下であるか否かを判定する。この結果、圧縮機構１２の推定容量Ｖが下限容量Ｖ＿ｍｉｎより大きくなる場合、制御装置１００は、ステップＳ１１０にてクラッチＭＧＣをオン状態に維持する。また、制御装置１００は、ステップＳ１２０にて、容量制御信号値Ｉｃを可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ１３０にて、圧縮機構１２を可変運転モードで運転させる。すなわち、制御装置１００は、容量制御信号値Ｉｃとして可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌを容量制御機構４０に出力する。

一方、圧縮機構１２の推定容量Ｖが下限容量Ｖ＿ｍｉｎ以下となる場合、制御装置１００は、ステップＳ１５０に移行してクラッチＭＧＣをオン状態に維持する。また、制御装置１００は、ステップＳ１６０にて、容量制御信号値Ｉｃを下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ１７０にて、圧縮機構１２を断続運転モードで運転させる。すなわち、制御装置１００は、容量制御信号値Ｉｃとして下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎを容量制御機構４０に出力する。

以上までが可変運転処理に関する説明である。本実施形態の断続運転処理は、第１実施形態で説明した断続運転処理と同様である。このため、本実施形態の断続運転処理の説明については省略する。

その他の構成および作動については第１実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機１０は、第１実施形態と共通の構成および作動から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

本実施形態の圧縮機１０は、容量制御機構４０が圧縮機構１２から吐出される冷媒の流量Ｇｒが目標流量Ｇｒｏとなるように容量制御信号値Ｉｃに応じて吐出容量を変化させる構成になっている。本実施形態の制御装置１００は、吐出容量を下限容量に設定したとしても蒸発器８０における空気の冷却能力が蒸発器８０に要求される要求冷却能力を満足する能力満足条件が成立した場合に、可変運転モードから断続運転モードに切り替える。そして、能力満足条件は、圧縮機構１２の吐出容量を推定した推定容量Ｖが下限容量Ｖ＿ｍｉｎ以下となる際に成立する条件となっている。これによると、蒸発器８０における空気の冷却能力が過剰になることを回避することができるので、蒸発器８０における冷却能力を適切に発揮させつつ、圧縮効率の向上を図ることが可能となる。

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について、図２５〜図２９を参照して説明する。本実施形態では、圧縮機構１２の運転モードとして遷移運転モードが設けられている点が第１実施形態と相違している。各図面のうち、図２５が第１実施形態の図５に対応し、図２６が第１実施形態の図６に対応している。図２５、図２６では、図５、図６と同様の処理となるステップについて第１実施形態と同様の符号を付している。

図２５に示すように、制御装置１００は、ステップＳ５０Ａにて、現状の圧縮機構１２の運転モードが可変運転モード、断続運転モード、遷移運転モードのいずれかであるかを判定する。この判定処理の結果、運転モードが可変運転モードである場合、制御装置１００は、ステップＳ６０に移行して可変運転処理を実行する。また、運転モードが断続運転モードである場合、制御装置１００は、ステップＳ７０に移行して断続運転処理を実行する。さらに、運転モードが遷移運転モードである場合、制御装置１００は、ステップＳ８０に移行して遷移運転処理を実行する。

まず、図２６のフローチャートを参照して可変運転処理の流れについて説明する。図２６に示すように、制御装置１００は、ステップＳ１００Ａにて、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第１判定閾値Ｔｔｈ１よりも小さいか否かを判定する。第１判定閾値Ｔｔｈ１は、図２７に示すように、目標蒸発器温度ＴＥＯよりも低い温度に設定されている。

蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第１判定閾値Ｔｔｈ１以上となる場合、制御装置１００は、ステップＳ１１０にて、クラッチＭＧＣをオン状態に維持し、ステップＳ１２０にて、容量制御信号値Ｉｃを可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ１３０にて、圧縮機構１２を可変運転モードで運転させる。

一方、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第１判定閾値Ｔｔｈ１よりも小さい場合、制御装置１００は、ステップＳ１５０に移行してクラッチＭＧＣをオン状態に維持し、ステップＳ１６０にて、容量制御信号値Ｉｃを下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ１８０にて、圧縮機構１２を遷移運転モードで運転させる。すなわち、制御装置１００は、クラッチＭＧＣをオン状態に維持した状態で、容量制御信号値Ｉｃとして下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎを容量制御機構４０に出力する。

次に、図２８のフローチャートを参照して遷移運転処理の流れについて説明する。遷移運転モードは、クラッチＭＧＣをオン状態に維持した状態で、容量制御信号値Ｉｃとして下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに維持する運転モードである。

図２８に示すように、制御装置１００は、ステップＳ５００にて、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯよりも大きいか否かを判定する。この結果、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯよりも大きい場合、蒸発器８０の冷却能力が不足した能力不足状態であると考えられる。このため、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯよりも大きくなる場合、制御装置１００は、ステップＳ５１０にてクラッチＭＧＣをオン状態に維持し、ステップＳ５２０にて、容量制御信号値Ｉｃを可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ５３０にて、圧縮機構１２を可変運転モードで運転させる。

これに対して、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯ以下となる場合、制御装置１００は、ステップＳ５４０にて、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第２判定閾値Ｔｔｈ２よりも低い温度であるか否かを判定する。第２判定閾値Ｔｔｈ２は、図２７に示すように、第１判定閾値Ｔｔｈ１よりも低い温度に設定されている。

蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第２判定閾値Ｔｔｈ２よりも低い温度となる場合、蒸発器８０の冷却能力が要求される要求冷却能力に対して過剰になっている状態と考えられる。このため、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第２判定閾値Ｔｔｈ２よりも低い温度となる場合、制御装置１００は、ステップＳ５５０にてクラッチＭＧＣをオフ状態に切り替え、ステップＳ５６０にて、容量制御信号値Ｉｃを下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ５７０にて、圧縮機構１２を断続運転モードで運転させる。

一方、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第２判定閾値Ｔｔｈ２以上の温度となる場合、制御装置１００は、ステップＳ５８０にてクラッチＭＧＣをオン状態に維持し、ステップＳ５９０にて、容量制御信号値Ｉｃを下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ６００にて、圧縮機構１２を遷移運転モードで運転させる。

次に、図２９のフローチャートを参照して断続運転処理の流れについて説明する。図２９に示すように、制御装置１００は、ステップＳ７００にて、クラッチＭＧＣがオン状態であるか否かを判定する。この結果、クラッチＭＧＣがオン状態であると判定された場合、制御装置１００は、ステップＳ７１０にて、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯよりも大きいか否かを判定する。

蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯ以下となる場合、制御装置１００は、ステップＳ７２０にて、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第１判定閾値Ｔｔｈ１以上であるか否かを判定する。

この結果、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第１判定閾値Ｔｔｈ１よりも低い温度となる場合、制御装置１００は、ステップＳ７３０にてクラッチＭＧＣをオフ状態に設定する。一方、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第１判定閾値Ｔｔｈ１以上となる場合、制御装置１００は、ステップＳ７４０にてクラッチＭＧＣをオン状態に維持する。そして、制御装置１００は、ステップＳ７５０にて、容量制御信号値Ｉｃを下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに決定し、ステップＳ７６０にて、圧縮機構１２の運転モードを断続運転モードに維持する。

また、ステップＳ７１０の判定処理にて蒸発器８０の吹出温度ＴＥが目標蒸発器温度ＴＥＯより大きくなる場合、制御装置１００は、制御装置１００は、ステップＳ７７０にて吹出温度ＴＥと目標蒸発器温度ＴＥＯとの温度差ΔＥの積算値ΣΔＥを算出する。積算値ΣΔＥは、断続運転モードにおいて、蒸発器８０の冷却能力が要求される要求冷却能力に対して不足する能力不足状態を把握するために用いられる。

続いて、制御装置１００は、ステップＳ７８０にて、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第４判定閾値Ｔｔｈ４以上であるか否かを判定する。第４判定閾値Ｔｔｈ４は、図２７に示すように、目標蒸発器温度ＴＥＯよりも高い温度に設定されている。

蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第４判定閾値Ｔｔｈ４以上である場合、断続運転モードを継続しても蒸発器８０の能力不足状態が回避できないと考えられる。このため、制御装置１００は、ステップＳ７９０にてクラッチＭＧＣをオン状態に維持するとともに、ステップＳ８００にて容量制御信号値を可変信号値Ｉｃ＿ｃａｌに決定する。そして、制御装置１００は、ステップＳ８１０にて、圧縮機構１２の運転モードを可変運転モードに切り替える。

また、ステップＳ７８０の判定処理にて蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第４判定閾値Ｔｔｈ４よりも低い温度となる場合、制御装置１００は、ステップＳ８２０にて積算値ΣΔＥが予め設定された積算閾値以上であるか否かを判定する。

積算値ΣΔＥが積算閾値以上となる場合、断続運転モードを継続しても蒸発器８０の能力不足状態が回避できないと考えられる。このため、制御装置１００は、ステップＳ７９０に移行し、運転モードを可変運転モードに切り替える。

一方、積算値ΣΔＥが積算閾値より小さい場合、断続運転モードを継続において蒸発器８０の能力不足状態が継続して発生していないと考えられる。このため、制御装置１００は、ステップＳ７４０に移行し、クラッチＭＧＣをオン状態にした状態で運転モードを断続運転モードに維持する。

これに対して、ステップＳ７００の判定処理にて、クラッチＭＧＣがオフ状態であると判定された場合、制御装置１００は、ステップＳ８３０にて、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第３判定閾値Ｔｔｈ３よりも大きいか否かを判定する。第３判定閾値Ｔｔｈ３は、図２７に示すように、目標蒸発器温度ＴＥＯよりも高く、且つ、第４判定閾値Ｔｔｈ４よりも低い温度に設定されている。

この結果、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第３判定閾値Ｔｔｈ３よりも大きい場合、制御装置１００は、ステップＳ８４０にて積算値ΣΔＥをリセットし、ステップＳ８５０にてクラッチＭＧＣをオン状態に切り替える。一方、蒸発器８０の吹出温度ＴＥが第３判定閾値Ｔｔｈ３以下となる場合、制御装置１００は、ステップＳ８６０にてクラッチＭＧＣをオフ状態に維持する。そして、制御装置１００は、ステップＳ８７０にて容量制御信号値Ｉｃを下限信号値Ｉｃ＿ｍｉｎに決定し、ステップＳ８８０にて圧縮機構１２の運転モードを断続運転モードに維持する。

その他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。本実施形態の圧縮機１０は、第１実施形態と共通の構成および作動から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

本実施形態の圧縮機１０は、吐出容量を下限容量に設定したとしても蒸発器８０における空気の冷却能力が要求冷却能力を満足する能力満足条件が成立した場合に、可変運転モード→遷移運転モード→断続運転モードの順序で運転モードが切り替わる。このように、可変運転モードから断続運転モードに切り替わる前に遷移運転モードを介在させることで、可変運転モードから断続運転モードへの切り替わりの頻発を抑えることができる。

また、本実施形態の圧縮機１０では、吐出容量を下限容量に設定したとしても蒸発器８０における空気の冷却能力が要求冷却能力に足りない能力不足条件が成立した場合に、断続運転モードから可変運転モードに切り替える。そして、能力不足条件は、クラッチＭＧＣがオン状態となっている期間で積算値ΣΔＥが所定の積算閾値を上回った際に成立する条件となっている。これによれば、断続運転モードから可変運転モードへの切り替わりの頻発を抑えることができる。

（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

上述の各実施形態では、ハウジング１４内における斜板２４が収容された空間が制御圧室１８となっている例について説明したが、これに限定されない。圧縮機構１２は、特開２０１６−９８６７９号公報に記載されているように、斜板２４の傾斜角度を変更する移動体、回転軸２０、ラグプレート２２等により区画形成される空間を制御圧室１８として機能させる構成になっていてもよい。

上述の各実施形態では、圧縮機構１２として片頭型のピストン２９を有するものを例示したが、これに限定されない。圧縮機構１２は、例えば、両頭型のピストンを有するもので構成されていてもよい。

上述の各実施形態では、車室内を空調するための冷凍サイクル装置１に対して本開示の圧縮機１０を適用する例について説明したが、これに限定されない。本開示の圧縮機１０は、例えば、トレーラの庫内を冷却するための冷凍サイクル装置等にも広く適用可能である。

上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、可変容量型圧縮機は、圧縮機構に対して、吐出容量の下限容量を最小容量よりも大きく最大容量よりも小さい中間容量に制限する容量制限部が設けられている。そして、制御装置は、運転モードを可変運転モードおよび断続運転モードに切替可能に構成されている。但し、可変運転モードは、クラッチを連結状態に制御した状態で容量制御機構によって吐出容量を下限容量から最大容量までの範囲で変化させる運転モードである。断続運転モードは、容量制御機構によって吐出容量を下限容量に制御した状態で、クラッチによって連結状態と遮断状態とに断続的に切り替える運転モードである。

第２の観点によれば、可変容量型圧縮機は、下限容量が最小容量から最大容量までの範囲で圧縮機構を運転させた際の成績係数が最小容量に設定した場合よりも大きくなる容量に設定されている。これによれば、最小容量で運転させる場合に比べて、断続運転モード時の成績係数を大きくすることができる。

第３の観点によれば、可変容量型圧縮機の圧縮機構は、冷媒を圧縮するための圧縮室に冷媒を導入するための吸入室、圧縮室で圧縮された冷媒を導出するための吐出室、吐出容量を変化させるための制御圧室が設けられたハウジングを有する。圧縮機構は、制御圧室の圧力が小さくなるにつれて吐出容量が大きくなる構成となっている。ハウジングには、吐出室の冷媒を制御圧室に導く給気通路、制御圧室の冷媒を吸入室に導く抽気通路が形成されている。そして、容量制御機構は、断続運転モード時に、可変運転モード時に比べて、給気通路、制御圧室、および抽気通路を介して循環する冷媒の循環量が少なくなるように構成されている。これによれば、断続運転モード時にハウジング内部における冷媒の循環に伴う損失が抑制されるので、圧縮効率の更なる向上を図ることが可能となる。

第４の観点によれば、可変容量型圧縮機の容量制御機構は、断続運転モード時に、給気通路を開き、抽気通路を閉じるように構成されている。これによれば、断続運転モード時にハウジング内部における冷媒の循環を停止させることができるので、圧縮効率の更なる向上を図ることが可能となる。

第５の観点によれば、可変容量型圧縮機の容量制御機構は、給気通路の通路開度が大きくなるにつれて抽気通路の通路開度が小さくなり、給気通路の通路開度が小さくなるにつれて抽気通路の通路開度が大きくなるように構成された容量制御弁を含んでいる。これによると、制御圧室の圧力が大きくなるように給気通路の通路開度を大きくすると、抽気通路の通路開度が小さくなるので、早急に吐出容量を小さくすることができる。また、本開示の可変容量型圧縮機は、制御圧室の圧力が小さくなるように給気通路の通路開度を小さくすると、抽気通路の通路開度が大きくなるので、早急に吐出容量を大きくすることができる。

加えて、本開示の可変容量型圧縮機は、吐出容量が小さくなる際に抽気通路の通過開度が小さくなり、ハウジング内部における冷媒の循環量が少なくなるので、圧縮効率の向上を図ることができる。

第６の観点によれば、可変容量型圧縮機の容量制御機構は、給気通路の通路開度を調整する開度調整弁、および吐出室と制御圧室との圧力差が小さくなるにつれて抽気通路の通路開度を小さくする圧力応動弁を含んでいる。このように、容量制御機構は、二つの弁を備える構成になっていてもよい。本構成によっても、吐出容量が小さくなる際に抽気通路の通過開度が小さくなり、ハウジング内部における冷媒の循環量が少なくなるので、圧縮効率の向上を図ることができる。

第７の観点によれば、可変容量型圧縮機の制御装置は、吐出容量を下限容量に設定したとしても蒸発器における空気の冷却能力が蒸発器に要求される要求冷却能力を満足する能力満足条件が成立した場合に、可変運転モードから断続運転モードに切り替える。これによると、蒸発器における空気の冷却能力が過剰になることを回避することができるので、蒸発器における冷却能力を適切に発揮させつつ、圧縮効率の向上を図ることが可能となる。

第８の観点によれば、可変容量型圧縮機の制御装置は、吹出温度と目標蒸発器温度との差が小さくなるように容量制御機構に対して出力する容量制御信号値を算出する。容量制御機構は、圧縮機構に吸入される冷媒の圧力が目標圧力となるように容量制御信号値に応じて吐出容量を変化させる構成になっている。そして、能力満足条件は、吹出温度が目標蒸発器温度よりも低く、且つ、容量制御信号値が所定の判定閾値以下となる際に成立する条件になっている。これによると、吹出温度が目標蒸発器温度以上となる場合、すなわち、蒸発器の冷却能力が不足している状態で、可変運転モードから断続運転モードに切り替わることを回避することができる。

第９の観点によれば、可変容量型圧縮機は、判定閾値が、目標蒸発器温度の上昇に伴って小さくなる可変閾値となっている。圧縮機の吐出容量は、容量制御信号値によらず蒸発器の空気側の熱負荷に応じて変化することがある。このため、容量制御信号値と比較する判定閾値は、蒸発器の空気側の熱負荷に相関して変化する目標蒸発器温度に応じた可変閾値とすることが望ましい。

第１０の観点によれば、可変容量型圧縮機の制御装置は、吹出温度と目標蒸発器温度との差が小さくなるように容量制御機構に対して出力する容量制御信号値を算出する。容量制御機構は、圧縮機構から吐出される冷媒の流量が目標流量となるように容量制御信号値に応じて吐出容量を変化させる構成になっている。そして、能力満足条件は、圧縮機構から吐出される冷媒の流量、圧縮機構の回転数、および吹出温度に基づいて推定された吐出容量の推定容量が、下限容量よりも小さくなる場合に成立する条件になっている。これによると、蒸発器における空気の冷却能力が過剰になることを回避することができるので、蒸発器における冷却能力を適切に発揮させつつ、圧縮効率の向上を図ることが可能となる。

第１１の観点によれば、可変容量型圧縮機の制御装置は、吐出容量を下限容量に設定したとしても蒸発器における空気の冷却能力が蒸発器に要求される要求冷却能力に足りない能力不足条件が成立した場合に、断続運転モードから可変運転モードに切り替える。これによると、蒸発器における空気の冷却能力が不足することを回避することができるので、蒸発器における冷却能力を適切に発揮させつつ、圧縮効率の向上を図ることが可能となる。

第１２の観点によれば、可変容量型圧縮機は、能力不足条件が、クラッチによって接続状態を連結状態に制御した状態において、吹出温度が目標蒸発器温度より高くなる状態が所定期間継続された場合に成立する条件になっている。

ここで、能力不足条件として、圧縮機構がエンジンに連結された状態において、吹出温度が目標蒸発器温度よりも高くなる場合に成立する条件とすることが考えられる。ところが、この場合は、吹出温度が目標蒸発器温度付近となる際に、断続運転モードから可変運転モードへの切り替わりの頻発が懸念される。

これに対して、能力不足条件を吹出温度が目標蒸発器温度よりも高くなる状態が所定期間継続された場合に成立する条件とすれば、断続運転モードから可変運転モードへの切り替わりの頻発を抑えることができる。

第１３の観点によれば、可変容量型圧縮機は、能力不足条件が、断続運転モードにおいてクラッチが連結状態となっている期間に積算した吹出温度と目標蒸発器温度との差の積算値が、所定の積算閾値を上回った場合に成立する条件になっている。このように、能力不足条件を断続運転モード時における吹出温度と目標蒸発器温度との差の積算値が所定の積算閾値を上回った場合に成立する条件とすれば、断続運転モードから可変運転モードへの切り替わりの頻発を抑えることができる。

第１４の観点によれば、可変容量型圧縮機の制御装置は、クラッチによって接続状態を連結状態に制御した状態で、容量制御機構によって吐出容量を下限容量に制御する遷移運転モードに切替可能に構成されている。そして、制御装置は、吐出容量を下限容量に設定したとしても蒸発器における空気の冷却能力が蒸発器に要求される要求冷却能力を満足する能力満足条件が成立した場合に、可変運転モード→遷移運転モード→断続運転モードの順序で運転モードを切り替える。このように、可変運転モードから断続運転モードに切り替わる前に遷移運転モードを介在させることで、可変運転モードから断続運転モードへの切り替わりの頻発を抑えることができる。

１ 冷凍サイクル装置
１０ 可変容量型圧縮機
１２ 圧縮機構
２７ 筒状部材（容量制限部）
４０ 容量可変機構
８０ 蒸発器
１００ 制御装置
ＥＧ エンジン
ＭＧＣ クラッチ

Claims (14)

1. 冷媒の蒸発潜熱によって空調対象空間に吹き出す空気を冷却する蒸発器（８０）を備える冷凍サイクル装置（１）に適用され、冷媒の吐出容量を最小容量から最大容量までの範囲で変更可能な可変容量型圧縮機であって、
   エンジン（ＥＧ）により駆動され、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構（１２）と、
   前記圧縮機構から吐出される冷媒の前記吐出容量を制御する容量制御機構（４０）と、
   前記圧縮機構と前記エンジンとの接続状態を、前記エンジンの駆動力が前記圧縮機構に伝達される連結状態と前記圧縮機構に伝達されない遮断状態とに切り替えるクラッチ（ＭＧＣ）と、
   前記容量制御機構および前記クラッチを制御して運転モードを切り替える制御装置（１００）と、を備え、
   前記圧縮機構には、前記吐出容量の下限容量を前記最小容量よりも大きく前記最大容量よりも小さい中間容量に制限する容量制限部（２７）が設けられており、
   前記制御装置は、
   前記クラッチによって前記接続状態を前記連結状態に制御した状態で、前記容量制御機構によって前記吐出容量を前記下限容量から前記最大容量までの範囲で変化させることで、前記蒸発器から吹き出す空気の吹出温度を目標蒸発器温度に近づける可変運転モードと、
   前記容量制御機構によって前記吐出容量を前記下限容量に制御した状態で、前記クラッチによって前記接続状態を前記連結状態と前記遮断状態とに断続的に切り替えることで、前記吹出温度を前記目標蒸発器温度に近づける断続運転モードと、
   に切替可能な可変容量型圧縮機。
2. 前記下限容量は、前記最小容量から前記最大容量までの範囲で前記圧縮機構を運転させた際の成績係数が前記最小容量に設定した場合よりも大きくなる容量に設定される請求項１に記載の可変容量型圧縮機。
3. 前記圧縮機構は、冷媒を圧縮するための圧縮室（２８）に冷媒を導入するための吸入室（３２）、前記圧縮室で圧縮された冷媒を導出するための吐出室（３４）、前記吐出容量を変化させるための制御圧室（１８）が設けられたハウジング（１４）を有し、前記制御圧室の圧力が小さくなるにつれて前記吐出容量が大きくなる構成となっており、
   前記ハウジングには、前記吐出室の冷媒を前記制御圧室に導く給気通路（１４０）、前記制御圧室の冷媒を前記吸入室に導く抽気通路（１４１）が形成されており、
   前記容量制御機構は、前記断続運転モード時に、前記可変運転モード時に比べて、前記給気通路、前記制御圧室、および前記抽気通路を介して循環する冷媒の循環量が少なくなるように構成されている請求項１または２に記載の可変容量型圧縮機。
4. 前記容量制御機構は、前記断続運転モード時に、前記給気通路を開き、前記抽気通路を閉じるように構成されている請求項３に記載の可変容量型圧縮機。
5. 前記容量制御機構は、前記給気通路の通路開度が大きくなるにつれて前記抽気通路の通路開度が小さくなり、前記給気通路の通路開度が小さくなるにつれて前記抽気通路の通路開度が大きくなるように構成された容量制御弁（４５）を含んで構成されている請求項３または４に記載の可変容量型圧縮機。
6. 前記容量制御機構は、前記給気通路の通路開度を調整する開度調整弁（４２）、および前記吐出室と前記制御圧室との圧力差が小さくなるにつれて前記抽気通路の通路開度を小さくする圧力応動弁（４８）を含んで構成されている請求項３または４に記載の可変容量型圧縮機。
7. 前記制御装置は、前記吐出容量を前記下限容量に設定したとしても前記蒸発器における空気の冷却能力が前記蒸発器に要求される要求冷却能力を満足する能力満足条件が成立した場合に、前記可変運転モードから前記断続運転モードに切り替える請求項１ないし６のいずれか１つに記載の可変容量型圧縮機。
8. 前記制御装置は、前記吹出温度と前記目標蒸発器温度との差が小さくなるように前記容量制御機構に対して出力する容量制御信号値を算出し、
   前記容量制御機構は、前記圧縮機構に吸入される冷媒の圧力が所定の目標圧力となるように前記容量制御信号値に応じて前記吐出容量を変化させる構成になっており、
   前記能力満足条件は、前記吹出温度が前記目標蒸発器温度よりも低く、且つ、前記容量制御信号値が所定の判定閾値以下となる際に成立する条件である請求項７に記載の可変容量型圧縮機。
9. 前記判定閾値は、前記目標蒸発器温度の上昇に伴って小さくなる可変閾値となっている請求項８に記載の可変容量型圧縮機。
10. 前記制御装置は、前記吹出温度と前記目標蒸発器温度との差が小さくなるように前記容量制御機構に対して出力する容量制御信号値を算出し、
    前記容量制御機構は、前記圧縮機構から吐出される冷媒の流量が所定の目標流量となるように前記容量制御信号値に応じて前記吐出容量を変化させる構成になっており、
    前記能力満足条件は、前記圧縮機構から吐出される冷媒の流量、前記圧縮機構の回転数、および前記吹出温度に基づいて推定された前記吐出容量の推定容量が、前記下限容量よりも小さくなる場合に成立する条件である請求項７に記載の可変容量型圧縮機。
11. 前記制御装置は、前記吐出容量を前記下限容量に設定したとしても前記蒸発器における空気の冷却能力が前記蒸発器に要求される要求冷却能力に足りない能力不足条件が成立した場合に、前記断続運転モードから前記可変運転モードに切り替える請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の可変容量型圧縮機。
12. 前記能力不足条件は、前記クラッチによって前記接続状態を前記連結状態に制御した状態において、前記吹出温度が前記目標蒸発器温度より高くなる状態が所定期間継続された場合に成立する条件である請求項１１に記載の可変容量型圧縮機。
13. 前記能力不足条件は、前記断続運転モードにおいて前記クラッチが前記連結状態となっている期間に積算した前記吹出温度と前記目標蒸発器温度との差の積算値が、所定の積算閾値を上回った場合に成立する条件である請求項１１に記載の可変容量型圧縮機。
14. 前記制御装置は、
    前記クラッチによって前記接続状態を前記連結状態に制御した状態で、前記容量制御機構によって前記吐出容量を前記下限容量に制御する遷移運転モードに切替可能に構成され、
    前記吐出容量を前記下限容量に設定したとしても前記蒸発器における空気の冷却能力が前記蒸発器に要求される要求冷却能力を満足する能力満足条件が成立した場合に、前記可変運転モード→前記遷移運転モード→前記断続運転モードの順序で前記運転モードを切り替える請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の可変容量型圧縮機。

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