JPH11101514A - 冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充分な暖房性能を発揮することの可能な電磁
式容量制御弁を備えた冷凍サイクル２０を提供する。 【解決手段】 冷凍サイクル２０を冷凍サイクル回路２
１からホットガスヒータ回路２２に切り替えて、コンプ
レッサ７より吐出されるホットガスをエバポレータ６に
流入させて車室内を暖房する際に、コンプレッサ７の吸
入圧力（Ｐｓ）が第１所定圧力以下の低圧になると、コ
ンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）を大きくして充分な補
助暖房性能を発揮させるようにした。また、ホットガス
をエバポレータ６に流入させて車室内を暖房する際に、
コンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）が第２所定圧力以上
の高圧になると、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）を
小さくして冷凍サイクル部品の保護とＯＮ、ＯＦＦショ
ックの軽減とを実現するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室内を暖房する冷
凍サイクルに関するもので、特に冷媒圧縮機より吐出さ
れた高温、高圧のガス冷媒を冷媒蒸発器に導いてその冷
媒蒸発器にてダクト内を流れる空気を加熱するようにし
た冷凍サイクルを備えた車両用空調装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用暖房装置としては、エ
ンジンを冷却する冷却水をダクト内の温水ヒータに導い
てその温水ヒータにてダクト内を流れる空気を加熱して
車室内を暖房する温水式暖房装置が一般的である。しか
し、このような温水式暖房装置は、外気温度が低く、冷
却水温度が低い時に、エンジンを始動して温水式暖房装
置を起動する場合、すなわち、温水式暖房装置の立ち上
がり時に著しく暖房能力が不足するという不具合が生じ
ている。

【０００３】そこで、上記の不具合を解消する目的で、
例えば特開平５−２２３３５７号公報においては、冷凍
サイクルのコンプレッサより吐出された高温、高圧のガ
ス冷媒（ホットガス）を減圧装置を経て冷媒蒸発器に導
いてその冷媒蒸発器にてダクト内を流れる空気を加熱す
ることにより、温水ヒータの暖房能力を補助するように
した冷凍サイクル（補助暖房装置）を備えた車両用空調
装置（従来の技術）が提案されている。なお、コンプレ
ッサは、電磁クラッチを介して、エンジンにより回転駆
動されるエンジン駆動式のコンプレッサである。

【０００４】そして、暖房運転時には、冷却水温度が所
定温度以上の場合、温水式暖房装置の温水ヒータによる
暖房能力が充分高いので、コンプレッサをＯＦＦして補
助暖房装置の作動を停止するようにしている。また、冷
却水温度が所定温度よりも低い場合、温水式暖房装置の
温水ヒータによる暖房能力が不足しているので、コンプ
レッサをＯＮして補助暖房装置を作動させるようにして
いる。

【０００５】そして、コンプレッサより吐出される吐出
圧力が所定圧力より高い場合には、コンプレッサに負荷
がかかり過ぎるので、コンプレッサをＯＦＦして補助暖
房装置の作動を停止して冷凍サイクルを保護するように
している。また、コンプレッサより吐出される吐出圧力
が所定圧力以下の場合には、コンプレッサをＯＮして補
助暖房装置を作動させるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の冷凍
サイクルにおいては、ホットガスヒータ回路にて運転す
る暖房運転を所定時間（例えば３０分間程度）継続する
と、通常の冷凍サイクル回路にて運転する冷房運転時に
比べて、冷凍サイクルの高圧圧力および低圧圧力が共に
高い。例えば冷凍サイクルの高圧圧力は、暖房運転（ホ
ットガスヒータ回路による運転）時に２０〜２５ｋｇ／
ｃｍ² で、冷房運転（冷凍サイクル回路による運転）時
に１３〜１５ｋｇ／ｃｍ² である。そして、冷凍サイク
ルの低圧圧力は、暖房運転時に４〜５ｋｇ／ｃｍ² で、
冷房運転時に１〜２ｋｇ／ｃｍ² である。

【０００７】また、ホットガスヒータ回路にて運転する
暖房運転時には、通常の冷凍サイクル回路にて運転する
冷房運転時に比べて、上述したように、冷凍サイクルの
高圧圧力および低圧圧力が共に高く、コンプレッサをＯ
Ｎ状態からＯＦＦした時のトルク変動が大きい。このた
め、車両走行中にコンプレッサをＯＮ状態からＯＦＦす
ると、コンプレッサをベルト駆動するエンジンの回転速
度が大きく変動することにより、車両の動力性能および
運転性能（ドライバビリティ）が悪化するという問題が
生じている。

【０００８】そこで、コンプレッサを頻繁にＯＮ、ＯＦ
Ｆすることなく、能力制御および圧力制御を行うため
に、コンプレッサを、従来より使用されているクーラ用
可変容量式コンプレッサに変更することが考えられる。
ところが、従来のクーラ用可変容量式コンプレッサは、
コンプレッサに吸入される吸入圧力が低い程、コンプレ
ッサより吐出される吐出容量が小さくなるように構成さ
れている。

【０００９】このようなクーラ用可変容量式コンプレッ
サをホットガスヒータ回路に組み込んで暖房運転を行う
場合に、暖房熱負荷が大きいと、すなわち、エバポレー
タに吸い込まれる吸込空気の温度が低いと、エバポレー
タで空気と熱交換する冷媒の温度、圧力が低くなる。こ
れにより、コンプレッサの可変容量制御によって、コン
プレッサより吐出される吐出容量が少なくなるので、エ
バポレータ内に流入する高温の冷媒の流量も小さくな
り、温水ヒータの暖房能力を補助する補助暖房性能を充
分発揮しなくなるという問題が生じる。

【００１０】また、クーラ用可変容量式コンプレッサを
ホットガスヒータ回路に組み込んで暖房運転を行う場合
に、暖房熱負荷が小さいと、すなわち、エバポレータに
吸い込まれる吸込空気の温度が高いと、エバポレータで
空気と熱交換する冷媒の温度、圧力が高くなる。これに
より、コンプレッサの可変容量制御によって、コンプレ
ッサより吐出される吐出容量が多くなるので、コンプレ
ッサより吐出される吐出圧力が大きくなる。

【００１１】仮に冷凍サイクルの高圧圧力が異常高圧
（例えば２７ｋｇ／ｃｍ² ）以上に高くなると、冷媒配
管等のサイクル部品の故障、破損につながる。また、暖
房熱負荷が小さくても、上述したように、冷凍サイクル
の高圧圧力が２５ｋｇ／ｃｍ²程度まで達していると、
エバポレータ内に流入する高温の冷媒の流量も多いの
で、温水ヒータの暖房能力を補助する補助暖房能力が過
剰となったりするという問題が生じる。

【００１２】

【発明の目的】本発明の目的は、充分な暖房性能を発揮
することの可能な吐出容量可変手段を備えた冷凍サイク
ルを提供することにある。また、冷媒配管等のサイクル
部品の故障や破損を防止できると共に、暖房能力が過剰
となったりすることを防止することのできる冷凍サイク
ルを提供することにある。さらに、必要最小限の動力で
最適な吹出温度を得ることのできる車両用空調装置を提
供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、冷媒圧縮機より吐出された高温、高圧の冷媒を
冷媒蒸発器に流した後に冷媒圧縮機に戻す冷媒循環回路
にて冷凍サイクルを運転している時、冷媒圧縮機の吸入
圧力が所定値以下の低圧の場合には、吐出容量可変手段
の作用により冷媒圧縮機の吐出容量が大きくなる。それ
によって、暖房熱負荷が大きく、吸入圧力が所定値以下
の低圧の時でも、冷媒圧縮機の吐出圧力が高くなり、冷
媒蒸発器内に流入する冷媒の流量が増加する。このた
め、冷媒循環回路を使用して暖房運転する際に、充分な
暖房性能を発揮することができる。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、冷媒圧縮
機の吸入圧力が所定値以上の高圧の場合には、吐出容量
可変手段の作用により冷媒圧縮機の吐出容量が小さくな
る。それによって、冷媒圧縮機の吐出圧力を抑えること
ができるので、仮に冷媒圧縮機の運転中に冷媒圧縮機の
運転を停止しても、大きなトルク変動が生じなくなる。
このため、仮に冷媒圧縮機の起動、停止を繰り返して
も、冷媒圧縮機を回転駆動する内燃機関の回転速度が大
きく変動することはないので、車両の加速性能や登坂性
能等の動力性能および運転性能の悪化を抑えることがで
きる。また、冷媒圧縮機の吐出圧力を抑えることができ
るので、冷媒配管等のサイクル部品の故障、破損の発生
を防止できる。そして、冷媒蒸発器内に流入する冷媒の
流量も減少するので、冷媒蒸発器による暖房能力が過剰
となることを防止できる。

【００１５】請求項３に記載の発明によれば、冷媒圧縮
機より吐出された高温、高圧の冷媒を冷媒蒸発器に流し
た後に冷媒圧縮機に戻す冷媒循環回路にて冷凍サイクル
を運転している時、冷媒圧縮機の吐出圧力が所定値以上
の高圧の場合には、吐出容量可変手段の作用により冷媒
圧縮機の吐出容量が小さくなる。それによって、請求項
２に記載の発明と同様な効果を達成することができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、冷媒圧縮機の吐
出圧力が所定値以下の低圧の場合には、吐出容量可変手
段の作用により冷媒圧縮機の吐出容量が大きくなる。そ
れによって、請求項１に記載の発明と同様な効果を達成
することができる。

【００１６】請求項５に記載の発明によれば、第１冷媒
循環回路に切り替えられている時、冷媒圧縮機の吸入圧
力が所定値以下の低圧の場合には、吐出容量可変手段の
作用により冷媒圧縮機の吐出容量が小さくなる。それに
よって、冷媒圧縮機の吐出圧力が低くなり、冷媒蒸発器
内に流入する冷媒の流量も減少する。このため、冷媒圧
縮機の運転を停止しなくても、冷媒蒸発器による冷房能
力が過剰となることを防止できると共に、冷媒蒸発器が
着霜することを抑えることができる。また、第２冷媒循
環回路に切り替えられている時、冷媒圧縮機の吸入圧力
が所定値以上の高圧の場合には、吐出容量可変手段の作
用により冷媒圧縮機の吐出容量が小さくなる。それによ
って、請求項２に記載の発明と同様な効果を達成でき
る。

【００１７】請求項６に記載の発明によれば、第２冷媒
循環回路に切り替えられている時、冷媒圧縮機の吸入圧
力が所定値以下の低圧の場合には、吐出容量可変手段の
作用により冷媒圧縮機の吐出容量が大きくなる。それに
よって、請求項１に記載の発明と同様な効果を達成する
ことができる。

【００１８】請求項７に記載の発明によれば、冷媒圧縮
機の吐出圧力が設定値以上の高圧の場合には、吐出容量
可変手段の作用により冷媒圧縮機の吐出容量が小さくな
る。それによって、請求項２に記載の発明と同様な効果
を達成することができる。また、吹出温度検出手段にて
検出した吹出温度が目標値に近づく程、冷媒圧縮機の吐
出圧力の設定値を低く設定することにより、内燃機関を
始動した直後は低温であった冷却水の温度が上昇してヒ
ータ吹出温が上がった時も、冷媒圧縮機の吐出容量を小
さくすることができる。これにより、冷媒圧縮機を回転
駆動する内燃機関の回転動力を必要最小限とすることが
できる。さらに、冷媒蒸発器内に流入する冷媒の流量が
減少するので、冷媒蒸発器を通過する際に加熱され、温
水ヒータを通過する際に再加熱された空気の吹出温度が
最適な吹出温度となり、冷媒蒸発器による暖房能力が過
剰となることを防止できる。

【００１９】請求項８に記載の発明によれば、ヒータ吹
出温度検出手段にて検出した温水ヒータを通過した直後
の空気温度が目標値に近づく程、冷媒圧縮機の吐出圧力
の設定値を低く設定することにより、請求項７に記載の
発明と同様な効果を達成することができる。また、請求
項９に記載の発明によれば、冷却水温度検出手段にて検
出した温水ヒータに流入する冷却水の温度が目標値に近
づく程、冷媒圧縮機の吐出圧力の設定値を低く設定する
ことにより、請求項７に記載の発明と同様な効果を達成
することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】

〔第１実施形態の構成〕図１ないし図７は本発明の第１
実施形態を示したもので、図１は車両用空調装置の全体
構造を示した図である。

【００２１】本実施形態の車両用空調装置は、暖房用主
熱源であるエンジン（内燃機関）Ｅを搭載する自動車の
車室内を空調する空調ユニット（エアコンユニット）１
における各空調手段（アクチュエータ）を、空調制御装
置（以下エアコンＥＣＵと言う）１０によって制御する
ように構成された車両用エアコン装置である。

【００２２】空調ユニット１は、車室内に空調空気を導
く空気通路１１を成す空調ダクト２を備えている。この
空調ダクト２の最も空気上流側には、外気吸込口、内気
吸込口および内外気切替ドア（いずれも図示せず）が設
けられ、これらよりも空気下流側には遠心式送風機３が
設けられている。また、空調ダクト２の最も空気下流側
には、デフロスタ吹出口、フェイス吹出口またはフット
吹出口等の吹出口およびモード切替ドア（図示せず）が
設けられている。

【００２３】遠心式送風機３は、空調ダクト２に一体的
に設けられたスクロールケーシングと、図示しないブロ
ワ駆動回路により制御されるブロワモータ１２と、この
ブロワモータ１２に回転駆動される遠心式ファン１３と
から構成されている。なお、本実施形態の遠心式ファン
１３の送風量は、０段階（ＯＦＦ）から３２段階まで連
続的または段階的に切り替えられるように構成されてい
る。

【００２４】次に、吹出口よりも空気上流側には、後記
するエバポレータ６を通過した空気を再加熱する温水式
暖房装置（主暖房装置）４の温水ヒータ５が設けられて
いる。この温水ヒータ５は、エンジンＥにより駆動され
るウォータポンプ（図示せず）により冷却水の循環流が
発生する冷却水循環回路１４の途中に設置されている。
そして、温水ヒータ５は、冷却水循環回路１４に設置さ
れた温水弁１５が開弁すると内部にエンジンＥの排熱を
吸収した冷却水が還流し、この冷却水を暖房用熱源とし
て空気を再加熱する、すなわち、空気加熱作用を行う下
流側熱交換器（第２加熱用熱交換器）である。ここで、
これらのエンジンＥ、温水ヒータ５、冷却水循環回路１
４および温水弁１５によって温水式暖房装置４が構成さ
れる。

【００２５】次に、遠心式送風機３と温水ヒータ５との
間には、自動車に搭載された冷凍サイクル２０の一構成
部品を成すエバポレータ６が空調ダクト２内の空気通路
１１の全面を塞ぐように配されている。上記の冷凍サイ
クル２０は、第１冷媒循環回路（以下冷凍サイクル回路
と言う）２１と、第２冷媒循環回路（以下ホットガスヒ
ータ回路と言う）２２と、冷凍サイクル回路２１とホッ
トガスヒータ回路２２とを切り替える第１、第２電磁弁
２３、２４とを備えている。

【００２６】冷凍サイクル回路２１は、コンプレッサ７
より吐出された高温、高圧のガス冷媒を、第１電磁弁２
３→コンデンサ（冷媒凝縮器）２５→レシーバ（気液分
離器）２６→膨張弁（第１減圧手段）２７→エバポレー
タ６→アキュームレータ（気液分離器）２８およびコン
プレッサ７の順に循環させる冷媒回路である。また、ホ
ットガスヒータ回路２２は、コンプレッサ７より吐出さ
れた高温、高圧のガス冷媒（ホットガス）を、第２電磁
弁２４→減圧装置（第２減圧手段）２９→エバポレータ
６→アキュームレータ２８およびコンプレッサ７の順に
循環させる冷媒回路である。

【００２７】冷凍サイクル２０は、第１電磁弁２３が開
弁し、第２電磁弁２４が閉弁すると、冷凍サイクル回路
２１中に冷媒が還流する。また、冷凍サイクル２０は、
第１電磁弁２３が閉弁し、第２電磁弁２４が開弁する
と、ホットガスヒータ回路２２中に冷媒が還流する。な
お、第１、第２電磁弁２３、２４により本発明の循環回
路切替手段を構成する。また、１６は駆動モータ１７に
より回転駆動される冷却ファンで、コンデンサ２５に強
制的に外気を吹き付ける。

【００２８】エバポレータ６は、本発明の冷媒蒸発器に
相当するもので、冷凍サイクル回路２１中を冷媒が流れ
る時に、膨張弁２７より流入する低温の気液二相冷媒を
蒸発させて通過する空気を冷却する冷却用熱交換器とし
て働く。また、エバポレータ６は、ホットガスヒータ回
路２２中を冷媒が流れる時に、減圧装置２９より流入す
る高温のガス冷媒を流して通過する空気を加熱する第１
加熱用熱交換器（補助暖房装置、補助熱源システムのホ
ットガスヒータ）として働く。ここで、膨張弁２７は、
冷媒を断熱膨張させるだけでなく、エバポレータ６の出
口の冷媒過熱度に応じて冷媒の循環量を調節するもので
ある。

【００２９】次に、本実施形態のコンプレッサ７を図１
ないし図５に基づいて簡単に説明する。ここで、図２は
電磁クラッチと一体化された吐出容量可変式のコンプレ
ッサ７を示した図である。このコンプレッサ７には、エ
ンジンＥの動力をコンプレッサ７に伝達したり遮断する
電磁クラッチ８が接続されている。

【００３０】この電磁クラッチ８は、円環状の取付フラ
ンジ３１を介してコンプレッサ７のハウジング４４に固
定されたステータハウジング３２と、エンジンＥにベル
トＶを介して連結されるプーリ３３が外周に接合された
ロータ３４と、このロータ３４との間に狭い間隙を隔て
て対向配置され、ロータ３４の摩擦面と摩擦係合する摩
擦面が形成されたアーマチャ３５と、通電されると磁束
を発生することによりアーマチャ３５をゴムハブ（弾性
体）３６の弾性力に抗してロータ３４に吸着させる電磁
コイル３７と、アウターハブ３８およびゴムハブ３６を
介してアーマチャ３５とコンプレッサ７のシャフト４０
とを連結するインナーハブ３９とから構成されている。

【００３１】コンプレッサ７は、本発明の冷媒圧縮機に
相当するもので、自身の吐出容量を変更可能な例えばワ
ッフルタイプの周知のもので、電磁クラッチ８のインナ
ーハブ３９と一体的に回転するシャフト４０と、このシ
ャフト４０に斜めに固定された斜板４１と、この斜板４
１にセットされたピストン４２と、このピストン４２が
摺動するシリンダ（リヤハウジング）４３を連結するハ
ウジング（フロントハウジング）４４と、このハウジン
グ４４の後端側に連結され、コンプレッサ７の吐出容量
を可変するための電磁式容量制御弁（本発明の吐出容量
可変手段に相当する）９とから構成されている。

【００３２】ここで、シリンダ４３は、ピストン４２と
の間にシリンダ室４５を形成している。このシリンダ室
４５を形成するバルブプレート４６の中央寄りには、弾
性金属板で形成されたサクションバルブ（図示せず）に
より開閉される吸入口（図示せず）が形成されている。
この吸入口は、電磁式容量制御弁９のバルブボディ４７
に形成された吸入ポート４８に連通している。また、バ
ルブプレート４６の外側寄りには、弾性金属板で形成さ
れたディスチャージバルブ４９により開閉される吐出口
５０が形成されている。この吐出口５０は、バルブボデ
ィ４７に形成された吐出ポート５１に連通している。な
お、ハウジング４４の内部には、斜板４１を変位自在に
動かせるためのクランク室５２と吸入ポート４８および
吐出ポート５１とを効果的に連通する固定絞り５３ａ、
５３ｂ（図３参照）が設けられている。

【００３３】以上により、電磁クラッチ８の電磁コイル
３７が通電状態（ＯＮ）のときには、電磁クラッチ８の
アーマチャ３５がロータ３４に吸着してロータ３４とア
ーマチャ３５とが摩擦係合することにより、エンジンＥ
の動力がベルトＶおよび電磁クラッチ８を介してコンプ
レッサ７のシャフト４０に伝達される。これにより、冷
凍サイクル２０が起動することによってエバポレータ６
による空気冷却作用または空気加熱作用が行われる。ま
た、電磁クラッチ８の電磁コイル３７への通電が停止
（ＯＦＦ）のときには、電磁クラッチ８のアーマチャ３
５がロータ３４より離れてロータ３４とアーマチャ３５
との摩擦係合が遮断される。これにより、エンジンＥの
動力がコンプレッサ７のシャフト４０に伝達されず、エ
バポレータ６による空気冷却作用または空気加熱作用が
停止される。

【００３４】次に、電磁式容量制御弁９を図１ないし図
３に基づいて説明する。ここで、図３はコンプレッサ７
に内蔵された電磁式容量制御弁９の概略構造を示した図
である。

【００３５】コンプレッサ７のボディおよび電磁式容量
制御弁９のバルブボディ４７内には冷媒圧力回路が形成
されている。この冷媒圧力回路は、コンプレッサ７の吸
入圧力（Ｐｓ）が導かれる圧力通路５４〜５６と、コン
プレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）を導く圧力通路５７、５
８と、コンプレッサ７のクランク室５２にクランク室内
圧力（Ｐｃ）を与える圧力通路５９と、連通路６０に連
通する連通口６１と、圧力通路５９に連通する連通路６
２とから構成されている。なお、連通路６０は、圧力通
路５５の下流側および圧力通路５８の下流側の合流点と
連通口６１とを連通する。また、連通路６２は、圧力通
路５６の下流側および圧力通路５７の下流側の合流点と
圧力通路５９とを連通する。

【００３６】そして、連通口６１の開度は、弁体６３の
停止位置により決められている。その弁体６３の停止位
置は、プランジャ６４およびベローズ６５の変位位置に
より決定されるように構成されている。プランジャ６４
およびベローズ６５は、ロッド６７、６８を介して弁体
６３と連結している。そして、プランジャ６４の設定位
置は、電磁コイル６９への制御電流の大きさにより変更
されるように構成されている。なお、７０はプランジャ
６４を初期位置に戻すためのリターンスプリングであ
る。

【００３７】そして、圧力通路５７、５８の開閉は、弁
体７１の停止位置により決められている。また、圧力通
路５５、５６の開閉は、弁体７１と連動する弁体７２の
停止位置により決められている。それらの弁体７１、７
２の停止位置は、電磁コイル７３への制御電流の大きさ
により変更されるように構成されている。なお、７４は
弁体７１、７２を初期位置に戻すためのリターンスプリ
ングである。

【００３８】したがって、電磁式容量制御弁９は、エア
コンＥＣＵ１０からの制御電流によってコンプレッサ７
の吸入圧力（Ｐｓ）の設定値を変えることにより、コン
プレッサ７の吐出容量を可変する吐出容量可変手段であ
る。すなわち、電磁式容量制御弁９は、バルブボディ４
７内の電磁コイル６９に制御電流を加えることでプラン
ジャ６４およびベローズ６５への外力を可変させる構造
であり、吸入圧力（Ｐｓ）に対する弁体６３の開度の関
係を可変させることで、実際のエバ後温度（ＴＥ）が目
標エバ後温度（ＴＥＯ）となるように制御する。

【００３９】次に、エアコンＥＣＵ１０を図１および図
４に基づいて説明する。ここで、図４は車両用空調装置
の制御系を示した図である。

【００４０】空調ユニット１における各空調手段を制御
するエアコンＥＣＵ（暖房制御手段）１０には、車室内
前面に設けられたエアコン操作パネル（図示せず）上の
各スイッチからの各スイッチ信号が入力される。なお、
エアコン操作パネル上には、空調モードをクーラモード
（冷房運転）とヒータモード（暖房運転）とのいずれか
に切り替えるモード切替スイッチ１００、車室内の温度
を所望の温度に設定する温度設定スイッチ（温度設定手
段）１０１、冷凍サイクル２０の起動または停止を指令
するエアコンスイッチ１０２、および遠心式送風機３の
オン、オフを指令するブロワスイッチ１０３等が設置さ
れている。

【００４１】また、エアコンＥＣＵ１０の内部には、Ｃ
ＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピ
ュータが設けられ、各センサからの各センサ信号が図示
しない入力回路によってＡ／Ｄ変換された後に、マイク
ロコンピュータへ入力されるように構成されている。な
お、エアコンＥＣＵ１０は、自動車のエンジンＥの始動
および停止を司るイグニッションスイッチ（キースイッ
チ）が投入（ＩＧ・ＯＮ）されたときに、自動車に搭載
された車載電源であるバッテリ（図示せず）から直流電
源が供給されると制御処理を開始するように構成されて
いる。

【００４２】そして、エアコンＥＣＵ１０には、車室内
の空気温度（以下内気温度と言う）を検出する内気温度
センサ（内気温度検出手段）１０４と、車室外の空気温
度（以下外気温度と言う）を検出する外気温度センサ
（外気温度検出手段）１０５と、車室内に入射する日射
量を検出する日射センサ（日射量検出手段）１０６と、
エバポレータ６を通過した直後の空気温度（以下エバ後
温度と言う）を検出するエバ後温度センサ（エバ後温度
検出手段）１０７と、温水ヒータ５に流入する冷却水温
度を検出する冷却水温度センサ（冷却水温度検出手段）
１０８と、冷凍サイクル２０の高圧圧力（吐出圧力：Ｐ
ｄ）を検出する冷媒圧力センサ（高圧圧力検出手段）１
０９とからの各センサ信号が入力される。なお、上記の
各スイッチや各センサは、自動車の車室内を空調するの
に必要な空調環境因子を検出するものである。

【００４３】〔第１実施形態の制御方法〕次に、本実施
形態のエアコンＥＣＵ１０によるコンプレッサ能力制御
を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。ここで、
図５はエアコンＥＣＵ１０による吐出容量制御方法を示
したフローチャートである。

【００４４】イグニッションスイッチが投入（ＩＧ・Ｏ
Ｎ）されてエアコンＥＣＵ１０に直流電源が供給される
と、図５のルーチンが起動される。先ず、エアコン操作
パネル上の各スイッチから各スイッチ信号を読み込む
（ステップＳ１）。次に、各センサ信号を読み込む（ス
テップＳ２）。具体的には、内気温度センサ１０４にて
検出した内気温度（ＴＲ）、外気温度センサ１０５にて
検出した外気温度（ＴＡＭ）、日射センサ１０６にて検
出した日射量（ＴＳ）、エバ後温度センサ１０７にて検
出したエバ後温度（ＴＥ）、冷却水温度センサ１０８に
て検出した冷却水温度（ＴＷ）、および冷媒圧力センサ
１０９にて検出したコンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）
を読み込む。

【００４５】次に、予めＲＯＭに記憶された下記の数１
の式に基づいて、車室内へ吹き出す空気の目標吹出温度
（ＴＡＯ）を算出する（ステップＳ３）。

【数１】ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−ＫＲ×ＴＲ−Ｋ
ＡＭ×ＴＡＭ−ＫＳ×ＴＳ＋Ｃ

【００４６】なお、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチ１０１
にて設定された設定温度で、ＴＲは内気温度センサ１０
４にて検出した内気温度で、ＴＡＭは外気温度センサ１
０５にて検出した外気温度で、ＴＳは日射センサ１０６
にて検出した日射量である。また、Ｋｓｅｔ、ＫＲ、Ｋ
ＡＭ、ＫＳはゲインで、Ｃは補正用の定数である。

【００４７】次に、空調モードがクーラモードであるか
否かを判定する。具体的には、目標吹出温度（ＴＡＯ）
が所定温度以下であるか、あるいはモード切替スイッチ
１００によりクーラモードに設定されているか否かを判
定する（ステップＳ４）。この判定結果がＹＥＳの場合
には、電磁クラッチ８を通電（ＯＮ）し、第１電磁弁２
３を開弁し、第２電磁弁２４を閉弁して、冷凍サイクル
回路２１にて冷凍サイクル２０を運転する（ステップＳ
５）。

【００４８】次に、電磁式容量制御弁９の電磁コイル７
３を通電（ＯＮ）する（ステップＳ６）。その後に、ス
テップＳ９の処理に進む。したがって、ステップＳ６の
図に示したように、コンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）
が低くなるとコンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）を小さ
くし、且つコンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）が高くな
るとコンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）を大きくする容
量制御が実行される。

【００４９】また、ステップＳ４の判定結果がＮＯの場
合には、電磁クラッチ８を通電（ＯＮ）し、第１電磁弁
２３を閉弁し、第２電磁弁２４を開弁して、ホットガス
ヒータ回路２２にて冷凍サイクル２０を運転する（ステ
ップＳ７）。次に、電磁式容量制御弁９の電磁コイル７
３の通電を停止（ＯＦＦ）する（ステップＳ８）。した
がって、ステップＳ８の図に示したように、コンプレッ
サ７の吸入圧力（Ｐｓ）が低くなるとコンプレッサ７の
吐出容量（Ｖｃ）を大きくし、且つコンプレッサ７の吸
入圧力（Ｐｓ）が高くなるとコンプレッサ７の吐出容量
（Ｖｃ）を小さくする容量制御が実行される。

【００５０】次に、目標吹出温度（ＴＡＯ）に基づいて
冷房熱負荷または暖房熱負荷を判定し、この冷房熱負荷
または暖房熱負荷から目標エバ後温度（ＴＥＯ）を決定
する。具体的には、目標吹出温度（ＴＡＯ）が高くなる
程、目標エバ後温度（ＴＥＯ）が高くなるように算出す
る（ステップＳ９）。次に、エバ後温度センサ１０７に
て検出した実際のエバ後温度（ＴＥ）が、目標エバ後温
度（ＴＥＯ）に等しくなるようにコンプレッサ７の容量
制御を行う（ステップＳ１０）。具体的には、電磁式容
量制御弁９の電磁コイル６９への制御電流を制御する。
その後に、図５のルーチンを抜ける。

【００５１】〔第１実施形態の作用〕次に、本実施形態
の車両用空調装置の作用を図１ないし図７に基づいて簡
単に説明する。ここで、図６はクーラモード時の電磁式
容量制御弁の作動状態を示した図で、図７はヒータモー
ド時の電磁式容量制御弁の作動状態を示した図である。

【００５２】実際のエバ後温度（ＴＥ）が目標エバ後温
度（ＴＥＯ）よりもかなり高温の場合には、電磁式容量
制御弁９の電磁コイル６９を流れる制御電流を小さくし
てコンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）の設定値を小さく
する。この場合には、ベローズ６５が収縮することによ
って弁体６３が小さく変位して連通口６１の開度が小さ
くなる。これにより、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐ
ｄ）が圧力通路５９に入り難くなりクランク室内圧力
（Ｐｃ）が小さくなる。そして、クランク室内圧力（Ｐ
ｃ）が小さくなることにより、コンプレッサの斜板４１
の傾きが大きくなることによってピストン４２のストロ
ークが長くなる。この結果、コンプレッサ７の吐出圧力
（Ｐｄ）が高くなるので、コンプレッサ７の吐出容量
（Ｖｃ）が大きくなる。

【００５３】また、実際のエバ後温度（ＴＥ）が目標エ
バ後温度（ＴＥＯ）に略等しい場合には、電磁式容量制
御弁９の電磁コイル６９を流れる制御電流を大きくして
コンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）の設定値を大きくす
る。この場合には、ベローズ６５が伸長することによっ
て弁体６３が大きく変位して連通口６１の開度が大きく
なる。これにより、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）
が圧力通路５９に入りクランク室内圧力（Ｐｃ）が大き
くなる。そして、クランク室内圧力（Ｐｃ）が大きくな
ることにより、コンプレッサの斜板４１の傾きが小さく
なることによってピストン４２のストロークが短くな
る。この結果、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）が低
くなるので、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）が小さ
くなる。

【００５４】そして、空調モードがクーラモードの時に
は、電磁クラッチ８がＯＮされ、第１電磁弁２３が開弁
し、第２電磁弁２４が閉弁する。したがって、コンプレ
ッサ７より吐出された高温、高圧のガス冷媒は、冷凍サ
イクル回路２１を還流してエバポレータ６内に流入す
る。そして、空調ダクト２内に吸い込まれた空気は、エ
バポレータ６で低温、低圧の冷媒と熱交換して冷却され
て車室内に吹き出される。これにより、車室内が冷房さ
れる。

【００５５】このような空調モードがクーラモードの時
には、電磁式容量制御弁９の電磁コイル７３が通電（Ｏ
Ｎ）されるので、図６に示したように、リターンスプリ
ング７４の反力に抗して弁体７１、７２が図示下方に変
位することにより、圧力通路５６と連通路６２とが連通
し、圧力通路５８と連通路６０とが連通する。このた
め、弁体６３には吐出圧力（Ｐｄ）が導かれるので、コ
ンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）が低くなれば低くなる
程、弁体６３が開弁側に変位して連通口６１の開度が大
きくなり、コンプレッサ７のクランク室内圧力（Ｐｃ）
が高くなる。

【００５６】これにより、吸入圧力（Ｐｓ）が予め設定
された第１所定圧力（例えばゲージ圧２ｋｇ／ｃｍ² ）
以下の低圧の時には、弁体６３が開弁して、クランク室
内圧力（Ｐｃ）は吐出圧力（Ｐｄ）が導かれ上昇し、、
コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）が５％容量に制御さ
れる。また、吸入圧力（Ｐｓ）が予め設定された第２所
定圧力（例えばゲージ圧２．１ｋｇ／ｃｍ² ）以上の高
圧の時に、弁体６３が全閉して、クランク室内圧力（Ｐ
ｃ）は吸入圧力（Ｐｓ）と等しくなり、コンプレッサ７
の吐出容量（Ｖｃ）が１００％容量に制御される。

【００５７】さらに、吸入圧力（Ｐｓ）が第１所定圧力
よりも高く、第２所定圧力よりも低い時には、弁体６３
が閉弁側に変位してクランク室内圧力（Ｐｃ）が吸入圧
力（Ｐｓ）よりも高くなり、吐出圧力（Ｐｄ）に近づく
ことにより、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）が可変
する（図５のステップＳ６参照）。

【００５８】そして、空調モードがヒータモードの時に
は、電磁クラッチ８がＯＮされ、第１電磁弁２３が閉弁
し、第２電磁弁２４が開弁する。さらに、温水弁１５も
開弁する。したがって、コンプレッサ７より吐出された
高温、高圧のガス冷媒は、ホットガスヒータ回路２２を
還流してエバポレータ６内に流入する。また、エンジン
Ｅの排熱を吸収した冷却水は、冷却水循環回路１４を還
流して温水ヒータ５内に流入する。そして、空調ダクト
２内に吸い込まれた空気は、エバポレータ６で高温、低
圧の冷媒と熱交換して加熱され、更に温水ヒータ５で高
温の冷却水と熱交換して更に加熱されて車室内に吹き出
される。これにより、車室内が暖房される。

【００５９】電磁式容量制御弁９の電磁コイル７３の通
電が停止（ＯＦＦ）されるので、図７に示したように、
リターンスプリング７４の反力により弁体７１、７２が
図示上方に変位することにより、圧力通路５５と連通路
６０とが連通し、圧力通路５７と連通路６２とが連通す
る。このため、弁体６３には吸入圧力（Ｐｓ）が導かれ
るので、コンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）が低くなれ
ばなる程、弁体６３が開弁側に変位して連通口６１の開
度が大きくなり、コンプレッサ７のクランク室内圧力
（Ｐｃ）が低くなる。

【００６０】これにより、吸入圧力（Ｐｓ）が予め設定
された第１所定圧力（例えばゲージ圧３ｋｇ／ｃｍ² ）
以下の低圧の時に、弁体６３が全開して、クランク室内
圧力（Ｐｃ）は吸入圧力（Ｐｓ）と等しくなり、コンプ
レッサ７の吐出容量（Ｖｃ）が１００％容量に制御され
る。また、吸入圧力（Ｐｓ）が予め設定された第２所定
圧力（例えばゲージ圧３．１ｋｇ／ｃｍ² ）以下の高圧
の時に、弁体６３が閉弁して、クランク室内圧力（Ｐ
ｃ）は吐出圧力（Ｐｄ）により高くなり、コンプレッサ
７の吐出容量（Ｖｃ）が５％容量に制御される。

【００６１】さらに、吸入圧力（Ｐｓ）が第１所定圧力
よりも高く、第２所定圧力よりも低い時には、弁体６３
が閉弁側に変位してクランク室内圧力（Ｐｃ）が吸入圧
力（Ｐｓ）よりも高くなり、吐出圧力（Ｐｄ）に近づく
ことにより、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）が可変
する（図５のステップＳ８参照）。

【００６２】〔第１実施形態の効果〕以上のように、車
両用空調装置は、電磁クラッチ８をオン、オフすること
なく、冷房熱負荷および暖房熱負荷に応じてコンプレッ
サ７の吐出容量を電磁式容量制御弁９で調節することに
より、エバポレータ６の空気冷却性能（冷房性能）、エ
バポレータ６の空気加熱性能（補助暖房性能）およびコ
ンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）を最適値に制御でき
る。それによって、コンプレッサ７がＯＮ、ＯＦＦを頻
繁に繰り返さないので、コンプレッサ７が大きくトルク
変動することはない。このため、コンプレッサ７をベル
ト駆動するエンジンＥの回転速度が大きく変動すること
はないので、車両の加速性能や登坂性能等の動力性能お
よび運転性能が悪くならない。

【００６３】空調モードがクーラモードの時に、本実施
形態の電磁式容量制御弁９を用いることにより、冷房熱
負荷が小さくなってコンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）
が低くなると、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）が小
さくなる。したがって、エバポレータ６の冷房性能が減
少するので、過剰な冷房能力が発生したり、エバポレー
タ６にフロストが発生したりすることを抑えることがで
きる。

【００６４】また、空調モードがヒータモードの時、暖
房熱負荷が大きい場合、例えば外気温度が所定温度（例
えば０℃）以下の低温環境下での温水式暖房装置４の立
ち上がり（エンジンＥの始動）時に、エバポレータ６に
低温の空気が吸い込まれる場合には、エバポレータ６で
低温の空気と熱交換することにより、冷媒の温度、圧力
が低下する。これにより、コンプレッサ７の吸入圧力
（Ｐｓ）が低くなる。しかし、本実施形態の電磁式容量
制御弁９を用いることにより、コンプレッサ７の吸入圧
力（Ｐｓ）が低くなってもコンプレッサ７の吐出容量
（Ｖｃ）が大きくなる。このため、ホットガスヒータ回
路２２中を循環する冷媒の循環流量が増加することによ
り、エバポレータ６内に流入する冷媒の流量が増える。
したがって、暖房熱負荷が大きい場合でも充分な補助暖
房性能を発揮することができる。

【００６５】空調モードがヒータモードの時に、本実施
形態の電磁式容量制御弁９を用いることにより、暖房熱
負荷が小さくなってコンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）
が高くなると、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）が小
さくなる。したがって、エバポレータ６での補助暖房性
能が減少すると共に、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐ
ｄ）が低くなる。これにより、内気温度が設定温度より
も上回って補助暖房能力が過剰となったり、冷凍サイク
ル２０に使用される冷媒配管等のサイクル部品（冷凍機
器）の故障、破損を防止できる。

【００６６】〔第２実施形態〕図８は本発明の第２実施
形態を示したもので、コンプレッサに内蔵された電磁式
容量制御弁の概略構造を示した図である。

【００６７】本実施形態の電磁式容量制御弁９は、第１
実施形態のものを簡素化したもので、冷媒圧力回路の連
通路６２ａ、６２ｂに固定絞り５３ａ、５３ｂを配し、
圧力通路５５に固定絞り５３ｃを配している。そして、
電磁式容量制御弁９は、空調モードがクーラモードの時
には、電磁コイル７３が通電（ＯＮ）される。したがっ
て、図８に示したように、リターンスプリング７４の反
力に抗して弁体７１が図示下方に変位することにより、
圧力通路５８と連通路６０とが連通する。

【００６８】これにより、吸入圧力（Ｐｓ）が予め設定
された第２所定圧力以上の高圧の時に、弁体６３が最も
閉弁側に変位して、クランク室内圧力（Ｐｃ）は吸入圧
力（Ｐｓ）と等しくなり、コンプレッサ７の吐出容量
（Ｖｃ）が１００％容量に制御される。また、吸入圧力
（Ｐｓ）が予め設定された第１所定圧力よりも高く、第
２所定圧力よりも低い時には、弁体６３が開弁側に変位
してクランク室内圧力（Ｐｃ）が吸入圧力（Ｐｓ）より
も高くなり、吐出圧力（Ｐｄ）に近づく。これにより、
吸入圧力（Ｐｓ）が低くなればなる程、コンプレッサ７
の吐出容量（Ｖｃ）が小さくなるように可変する。

【００６９】また、電磁式容量制御弁９は、空調モード
がヒータモードの時には、電磁コイル７３の通電が停止
（ＯＦＦ）される。したがって、リターンスプリング７
４の反力により弁体７１が図示上方に変位することによ
り、圧力通路５７と連通路６２ａとが連通する。これに
より、吸入圧力（Ｐｓ）が予め設定された第１所定圧力
以下の低圧の時に、弁体６３が全開して、クランク室内
圧力（Ｐｃ）は吸入圧力（Ｐｓ）と等しくなり、コンプ
レッサ７の吐出容量（Ｖｃ）が１００％容量に制御され
る。また、吸入圧力（Ｐｓ）が第１所定圧力よりも高
く、第２所定圧力よりも低い時には、弁体６３が閉弁側
に変位してクランク室内圧力（Ｐｃ）が吸入圧力（Ｐ
ｓ）よりも高くなり、吐出圧力（Ｐｄ）に近づく。これ
により、吸入圧力（Ｐｓ）が高くなればなる程、コンプ
レッサ７の吐出容量（Ｖｃ）が小さくなるように可変す
る。

【００７０】〔第３実施形態〕図９は本発明の第３実施
形態を示したもので、コンプレッサに内蔵された電磁式
容量制御弁の概略構造を示した図である。

【００７１】本実施形態の電磁式容量制御弁９は、連通
口６１と圧力通路５８とを連通路６０により直接連通
し、圧力通路５９と圧力通路５５とを連通路６２ａ、６
２ｂにより連通し、連通路６２ａに電磁弁７５を配置す
ることにより、空調モードがヒータモード時に、吐出容
量（Ｖｃ）を１００％固定容量に制御するように構成し
ている。

【００７２】そして、クーラモード時には、電磁弁７５
の通電を停止（ＯＦＦ）して閉弁させることにより、第
１実施形態のクーラモードと同様の冷媒圧力回路とな
る。また、ヒータモード時には、電磁弁７５を通電（Ｏ
Ｎ）して開弁させることにより、常にクランク室内圧力
（Ｐｃ）を吸入圧力（Ｐｓ）と同様に制御して、吸入圧
力（Ｐｓ）の高低に拘らず、吐出容量（Ｖｃ）を１００
％容量に固定するように構成している。

【００７３】〔第４実施形態の構成〕図１０および図１
１は本発明の第４実施形態を示したもので、図１０はコ
ンプレッサに内蔵された電磁式容量制御弁の概略構造を
示した図である。

【００７４】本実施形態の電磁式容量制御弁９は、コン
プレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）の高圧時の冷媒配管等の
サイクル部品の保護とコンプレッサ７をＯＮ状態からＯ
ＦＦした時のエンジンＥの回転速度の変動の抑制とを目
的として、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）を可変す
る高圧制御弁８０を並列に設けている。

【００７５】そして、高圧制御弁８０の冷媒圧力回路に
は、コンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）を導く圧力通路
８１と、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）を導く圧力
通路８２、８３と、コンプレッサ７のクランク室５２に
クランク室内圧力（Ｐｃ）を与える圧力通路８４と、圧
力通路８３、８４を連通する連通口８５とが設けられて
いる。なお、圧力通路８１には、固定絞り８１ａが設け
られている。そして、連通口８５の開度は、弁体８６の
停止位置により決められている。その弁体８６の停止位
置は、ロッド８７およびベローズ８８の変位位置により
決定されている。なお、８９はベローズ８８を初期位置
に戻すためのリターンスプリングである。

【００７６】〔第４実施形態の制御方法〕次に、本実施
形態のエアコンＥＣＵ１０によるコンプレッサ能力制御
を図１０および図１１に基づいて簡単に説明する。ここ
で、図１１はエアコンＥＣＵ１０による吐出容量制御方
法を示したフローチャートである。

【００７７】第１実施形態の図５のフローチャートのス
テップＳ１０の処理を行った後に、高圧制御弁８０を用
いて吐出容量（Ｖｃ）を制御する（ステップＳ１１）。
これにより、予め設定されたベローズ８８の作動圧力よ
りも、圧力通路８２に与えられる吐出圧力（Ｐｄ）が上
昇すると、弁体８６が開弁して連通口８５を開き、クラ
ンク室内圧力（Ｐｃ）が高くなる。

【００７８】したがって、コンプレッサ７の吐出圧力
（Ｐｄ）が第１所定圧力（例えばゲージ圧２０ｋｇ／ｃ
ｍ² ）以下の低圧の時には、コンプレッサ７の吐出容量
（Ｖｃ）が１００％容量となるように制御される。ま
た、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）が第１所定圧力
よりも高く、第２所定圧力（例えばゲージ圧２２ｋｇ／
ｃｍ² ）よりも低い時には、吐出圧力（Ｐｄ）が高けれ
ば高い程吐出容量（Ｖｃ）が小さくなるように可変制御
する。そして、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）が第
２所定圧力以上の高圧の時には、コンプレッサ７の吐出
容量（Ｖｃ）が例えば５％容量となるように制御され
る。

【００７９】〔第５実施形態〕図１２および図１３は本
発明の第５実施形態を示したもので、図１２はコンプレ
ッサに内蔵された電磁式容量制御弁、切換制御弁および
ホットガス容量制御弁の概略構造を示した図である。

【００８０】本実施形態の電磁式容量制御弁９は、クー
ラモードの時の可変容量制御手段である。この電磁式容
量制御弁９には、プランジャ６４を初期位置に戻すため
のリターンスプリング９１と、このリターンスプリング
９１のバネ座９２と、プランジャ６４の変位量を調整す
るための調整用栓９３とが設けられている。また、ベロ
ーズ６５の内部にも、ベローズ６５を初期位置に戻すた
めのリターンスプリング９４が設けられている。

【００８１】そして、電磁式容量制御弁９のバルブボデ
ィ９５の端部には、リターンスプリング９４の初期荷重
を設定するための栓９６が設けられている。なお、バル
ブボディ９５には、コンプレッサ７のクランク室５２に
クランク室内圧力（Ｐｃ）を与える圧力通路９５ｃと、
コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）を導く圧力通路９５
ｄ、およびコンプレッサ７の吸入圧力（Ｐｓ）を導く圧
力通路９５ｓが形成されている。

【００８２】そして、電磁式容量制御弁９に連通する冷
媒圧力回路には、クーラモードとヒータモードとの間で
弁体９７の停止位置を変更する切換制御弁９８と、ヒー
タモードの時の可変容量制御手段であるホットガス容量
制御弁９９とが配されている。切換制御弁９８は、弁体
９７、電磁コイル９７ａおよびリターンスプリング９７
ｂを有している。そして、切換制御弁９８には、圧力通
路９５ｄに連通する連通路９８ａと、ホットガス容量制
御弁９９に連通する連通路９８ｂと、コンプレッサ７の
吐出圧力（Ｐｄ）を導く圧力通路９８ｄとが形成されて
いる。

【００８３】また、ホットガス容量制御弁９９には、弁
体９９ａおよびベローズ９９ｂを有している。そして、
ホットガス容量制御弁９９には、コンプレッサ７のクラ
ンク室５２にクランク室内圧力（Ｐｃ）を与える圧力通
路９９ｃが形成されている。なお、圧力通路９９ｃは、
クランク室５２を介して吐出ポート５１に連通してい
る。また、９９ｅは弁体９９ａおよびベローズ９９ｂを
初期位置に戻すためのリターンスプリングである。

【００８４】本実施形態では、空調モードがクーラモー
ドの時に、切換制御弁９８の電磁コイル９７ａの通電が
停止（ＯＦＦ）されてリターンスプリング９７ｂの反力
により弁体９７が図示上方に変位して連通路９８ｂを閉
じる。これにより、電磁式容量制御弁９の圧力通路９５
ｄにコンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）が導かれる。

【００８５】そして、圧力通路９５ｓに与えられる吸入
圧力（Ｐｓ）が第２所定圧力（例えばゲージ圧２．１ｋ
ｇ／ｃｍ² ）以上の高圧の場合には、図１３（ａ）に示
したように、ベローズ６５が収縮して弁体６３が閉弁す
ることにより、クランク室内圧力（Ｐｃ）が吸入圧力
（Ｐｓ）と等しくなり、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖ
ｃ）が１００％容量となる。また、吸入圧力（Ｐｓ）が
第１所定圧力（例えばゲージ圧２ｋｇ／ｃｍ² ）以下の
低圧の場合には、図１３（ａ）に示したように、ベロー
ズ６５が伸長して弁体６３が開弁することにより、クラ
ンク室内圧力（Ｐｃ）が吐出圧力（Ｐｄ）と等しくな
り、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）が５％容量とな
る。なお、吸入圧力（Ｐｓ）が第１所定圧力よりも高
く、第２所定圧力よりも低い場合には、図１３（ａ）に
示したように、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）は吸
入圧力（Ｐｓ）が高くなれば高くなる程、５％容量から
１００％容量まで連続的に可変される。

【００８６】また、空調モードがヒータモードの時に
は、切換制御弁９８の電磁コイル９７ａが通電（ＯＮ）
されて弁体９７が図示下方に変位して連通路９８ａを閉
じる。これにより、ホットガス容量制御弁９９の制御室
９９ｄ内にコンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）が導かれ
る。そして、制御室９９ｄ内に与えられる吐出圧力（Ｐ
ｄ）が第１所定圧力（例えばゲージ圧２０ｋｇ／ｃ
ｍ² ）以下の低圧の場合には、図１３（ｂ）に示したよ
うに、ベローズ９９ｂが伸長して弁体９９ａが閉弁する
ことにより、クランク室内圧力（Ｐｃ）が吸入圧力（Ｐ
ｓ）と等しくなり、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）
が１００％容量となる。

【００８７】また、制御室９９ｄ内に与えられる吐出圧
力（Ｐｄ）が第２所定圧力（例えばゲージ圧２２ｋｇ／
ｃｍ² ）以上の高圧の場合には、図１３（ｂ）に示した
ように、ベローズ９９ｂが収縮して弁体９９ａが開弁す
ることにより、クランク室内圧力（Ｐｃ）が吐出圧力
（Ｐｄ）と等しくなり、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖ
ｃ）が５％容量となる。なお、吸入圧力（Ｐｓ）が第１
所定圧力よりも高く、第２所定圧力よりも低い場合に
は、図１３（ｂ）に示したように、コンプレッサ７の吐
出容量（Ｖｃ）は吐出圧力（Ｐｄ）が高くなれば高くな
る程、１００％容量から５％容量まで連続的に可変され
る。

【００８８】〔第６実施形態の構成〕図１４ないし図１
７は本発明の第６実施形態を示したもので、図１４は車
両用空調装置の全体構造を示した図で、図１５はコンプ
レッサに内蔵された電磁式容量制御弁、切換制御弁およ
び高圧制御弁の概略構造を示した図で、図１６は車両用
空調装置の制御系を示した図である。

【００８９】本実施形態の電磁式容量制御弁９は、クー
ラモード時およびヒータモード時に、図１７（ａ）に示
したように、エアコンＥＣＵ１０からの制御電流によっ
てコンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）の設定値を変える
ことにより、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）を可変
する可変容量制御手段である。そして、本実施形態で
は、第５実施形態のホットガス容量制御弁９９の代わり
に、電磁式の高圧制御弁１２０を設置している。

【００９０】この高圧制御弁１２０は、バルブボディ１
１９内に形成された連通口１２１の開度を変更する弁体
１２２を有し、後記するヒータ吹出温度センサ１１０に
て検出したヒータ吹出温度（ＴＨ）が予め決められた目
標ヒータ吹出温度（ＴＨＯ：例えば５０℃）に近づけば
近づく程、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）の設定値
を低く設定する吐出圧力可変手段である。

【００９１】弁体１２２の停止位置は、プランジャ１２
３およびベローズ１２４の変位位置により決定されるよ
うに構成されている。すなわち、プランジャ１２３およ
びベローズ１２４は、中間部材１２５およびロッド１２
６を介して弁体１２２と連結している。そして、プラン
ジャ１２３の設定位置は、電磁コイル１２７への制御電
流の大きさにより変更されるように構成されている。

【００９２】そして、バルブボディ１１９内には、プラ
ンジャ１２３を初期位置に戻すためのリターンスプリン
グ１２８が設けられている。また、ベローズ１２４の内
部には、ベローズ１２４を初期位置に戻すためのリター
ンスプリング１２９が設けられている。そして、バルブ
ボディ１１９の端部には、リターンスプリング１２９の
初期荷重を設定するための栓１３０が設けられている。

【００９３】そして、バルブボディ１１９には、コンプ
レッサ７のクランク室５２にクランク室内圧力（Ｐｃ）
を与える圧力通路１３１と、連通路９８ｂを介してコン
プレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）を導く圧力通路１３２、
１３３が形成されている。なお、圧力通路１３１と圧力
通路１３２とは、バルブボディ１１９内において連通口
１２１を介して連通している。したがって、高圧制御弁
１２０は、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）をクラン
ク室（制御圧室）５２へ送る構造であり、弁体１２２の
開度の変更はベローズ１２４の伸縮および電磁コイル１
２７への制御電流に応じたプランジャ１２３の力のバラ
ンスにより決まる。

【００９４】一方、空調ユニット１における各空調手
段、例えば電磁クラッチ８、電磁式容量制御弁９、ブロ
ワモータ１２、駆動モータ１７、切換制御弁９８および
高圧圧力制御弁１２０等を制御するエアコンＥＣＵ１０
には、モード切替スイッチ１００、温度コントロールレ
バー１１１、エアコンスイッチ１０２およびブロワスイ
ッチ１０３等の各種スイッチ類からスイッチ信号が入力
される。このうち、温度コントロールレバー１１１は、
最も一方側に操作されると最大冷房運転（ＭＡＸ・ＣＯ
ＯＬ）を指令し、最も他方側に操作されると最大暖房運
転（ＭＡＸ・ＨＯＴ）を指令する。

【００９５】また、エアコンＥＣＵ１０には、内気温度
センサ１０４、外気温度センサ１０５、日射センサ１０
６、エバ後温度センサ１０７、冷却水温度センサ１０
８、冷媒圧力センサ１０９およびヒータ吹出温度センサ
１１０等の各種センサ類からセンサ信号が入力される。
このうち、ヒータ吹出温度センサ１１０は、本発明の吹
出温度検出手段に相当するもので、温水ヒータ５を通過
した直後の空気温度（以下ヒータ吹出温度と言う）を検
出するヒータ吹出温度検出手段である。

【００９６】〔第６実施形態の制御方法〕次に、本実施
形態のエアコンＥＣＵ１０によるコンプレッサ能力制御
を図１４ないし図１７に基づいて簡単に説明する。

【００９７】第１実施形態の図５のフローチャートのス
テップＳ１０の処理を行った後に、例えばフィードバッ
ク制御（ＰＩ制御）によりコンプレッサ７の吐出容量
（Ｖｃ）を制御する。具体的には、切換制御弁９８の電
磁コイル９７ａの通電および通電停止、電磁式容量制御
弁９の電磁コイル６９および高圧制御弁１２０の電磁コ
イル１２７に供給する制御電流の目標値となる、コンプ
レッサ７の制御電流（Ｉ）を算出（決定）する（制御電
流演算手段）。

【００９８】具体的には、下記の数２の式および数３の
式に基づいて、制御電流（Ｉｎ）を算出する。

【数２】Ｅｎ＝ＴＨ−ＴＨＯ

【数３】Ｉｎ＝Ｉｎ-1−Ｋｐ｛（Ｅｎ−Ｅｎ-1）＋（θ
／Ｔｉ）×Ｅｎ｝

【００９９】なお、ＴＨはヒータ吹出温度センサ１１０
にて検出した実際のヒータ吹出温度で、ＴＨＯは予め設
定された目標ヒータ吹出温度（例えば５０℃）で、Ｋｐ
は比例定数で、θはサンプリング時間（例えば１秒間）
で、Ｔｉは積分時間で、Ｅｎは今回の温度偏差で、Ｅｎ
-1は前回の温度偏差で、Ｉｎは今回の制御電流で、Ｉｎ
-1は前回の制御電流である。

【０１００】ここで、乗員がイグニッションスイッチを
操作してエンジンＥを始動して温水式暖房装置４を起動
すると、冷却水循環回路１４を経てエンジンＥを冷却し
た冷却水が空調ダクト２内の温水ヒータ５に流入する。
そして、温度コントロールレバー１１１がＭＡＸ・ＨＯ
Ｔ位置に設定されており、外気温度（ＴＡＭ）が所定温
度（例えば−５℃）よりも低温で、ヒータ吹出温度（Ｔ
Ｈ）が目標ヒータ吹出温度（ＴＨＯ）よりも低温の場合
には、エンジンＥを始動してから所定時間（例えば５分
間〜１５分間）が経過するまでは（立ち上がり時には）
冷却水温度が低く、温水ヒータ５による暖房能力が不足
する。

【０１０１】このため、第１電磁弁２３を閉弁、第２電
磁弁２４を開弁して、冷凍サイクル２０を冷凍サイクル
回路２１からホットガスヒータ回路２２に切り替え、電
磁クラッチ８をＯＮしてコンプレッサ７を起動して、温
水式暖房装置４の暖房能力を補助するようにする。この
とき、空調モードはヒータモードとなるので、切換制御
弁９８の電磁コイル９７ａが通電（ＯＮ）されて弁体９
７が図示下方に変位し連通路９８ａが閉じられる。これ
により、連通路９８ｂを介して圧力通路１３２、１３３
内にコンプレッサの吐出圧力（Ｐｄ）が導かれる。

【０１０２】そして、圧力通路１３３内に与えられる吐
出圧力（Ｐｄ）が第１所定圧力（例えばゲージ圧２０ｋ
ｇ／ｃｍ² ）以下の低圧の場合には、図１７（ｂ）に示
したように、ベローズ１２４が伸長して弁体１２２が閉
弁することにより、クランク室内圧力（Ｐｃ）が吸入圧
力（Ｐｓ）と等しくなり、コンプレッサ７の吐出容量
（Ｖｃ）が１００％容量と大きくなる。

【０１０３】また、圧力通路１３３内に与えられる吐出
圧力（Ｐｄ）が第２所定圧力（例えばゲージ圧２２ｋｇ
／ｃｍ² ）以上の高圧の場合には、図１７（ｂ）に示し
たように、ベローズ１２４が収縮して弁体１２２が開弁
することにより、クランク室内圧力（Ｐｃ）が吐出圧力
（Ｐｄ）と等しくなり、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖ
ｃ）が５％容量と小さくなる。

【０１０４】そして、圧力通路１３３内に与えられる吸
入圧力（Ｐｓ）が第１所定圧力よりも高く、第２所定圧
力よりも低い場合には、図１７（ｂ）に示したように、
コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）は吐出圧力（Ｐｄ）
が高くなれば高くなる程、１００％容量から５％容量ま
で連続的に可変される。

【０１０５】ここで、高圧制御弁１２０の電磁コイル１
２７への制御電流を、上記の数２の式および数３の式に
基づいて変更することにより、ヒータ吹出温度センサ１
１０にて検出したヒータ吹出温度（ＴＨ）が目標ヒータ
吹出温度（ＴＨＯ：例えば５０℃）に近づけば近づく
程、図１７（ｂ）の矢印に示したように、コンプレッサ
７の吐出圧力（Ｐｄ）の設定値が低く設定される。

【０１０６】これにより、エンジンＥを始動した直後は
低温であった冷却水の温度が上昇して暖房熱負荷が小さ
くなり、コンプレッサ７の吐出圧力（Ｐｄ）が低くなっ
ても、コンプレッサ７の吐出容量（Ｖｃ）を更に小さく
することができる。それによって、ヒータ吹出温度（Ｔ
Ｈ）が目標ヒータ吹出温度（ＴＨＯ）に接近したら、電
磁クラッチ８を介してコンプレッサ７をベルト駆動する
エンジンＥの回転動力が必要最小限となる。その上、エ
バポレータ６内に流入する冷媒の流量も減少する。この
とき、空調ダクト２内を流れる空気は、エバポレータ６
を通過する際にやや加熱され、温水ヒータ５を通過する
際に充分に加熱されることで、空気の吹出温度が最適な
吹出温度となり、エバポレータ６による暖房能力が過剰
となることを防止できる。

【０１０７】〔他の実施形態〕本実施形態では、本発明
を自動車等の車両用空調装置の冷凍サイクルに適用した
が、本発明を航空機、船舶または鉄道車両等の空調装置
の冷凍サイクルに適用しても良い。また、本発明を工
場、店舗または住宅等の空調装置の冷凍サイクルに適用
しても良い。

【０１０８】第６実施形態では、吹出温度検出手段とし
てヒータ吹出温度センサ１１０を用いたが、吹出温度検
出手段として冷却水温度センサ１０８を用いても良い。
すなわち、冷却水温度（ＴＷ）が目標冷却水温度（ＴＷ
Ｏ：例えば８０℃）に近づけば近づく程、コンプレッサ
７の吐出圧力（Ｐｄ）の設定値を低く設定するようにし
ても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用空調装置の全体構造を示した構成図であ
る（第１実施形態）。

【図２】電磁クラッチと吐出容量可変式のコンプレッサ
を示した断面図である（第１実施形態）。

【図３】電磁式容量制御弁の概略構造を示した説明図で
ある（第１実施形態）。

【図４】車両用空調装置の制御系を示したブロック図で
ある（第１実施形態）。

【図５】エアコンＥＣＵによる吐出容量制御方法を示し
たフローチャートである（第１実施形態）。

【図６】クーラモード時の電磁式容量制御弁の作動状態
を示した説明図である（第１実施形態）。

【図７】ヒータモード時の電磁式容量制御弁の作動状態
を示した説明図である（第１実施形態）。

【図８】電磁式容量制御弁の概略構造を示した説明図で
ある（第２実施形態）。

【図９】電磁式容量制御弁の概略構造を示した説明図で
ある（第３実施形態）。

【図１０】電磁式容量制御弁の概略構造を示した説明図
である（第４実施形態）。

【図１１】エアコンＥＣＵによる吐出容量制御方法を示
したフローチャートである（第４実施形態）。

【図１２】電磁式容量制御弁、切換制御弁およびホット
ガス容量制御弁の概略構造を示した説明図である（第５
実施形態）。

【図１３】（ａ）はコンプレッサの吸入圧力と吐出容量
との関係を示したグラフで、（ｂ）はコンプレッサの吐
出圧力と吐出容量との関係を示したグラフである（第５
実施形態）。

【図１４】車両用空調装置の全体構造を示した構成図で
ある（第６実施形態）。

【図１５】電磁式容量制御弁、切換制御弁および高圧制
御弁の概略構造を示した説明図である（第６実施形
態）。

【図１６】車両用空調装置の制御系を示したブロック図
である（第６実施形態）。

【図１７】（ａ）はコンプレッサの吐出圧力の設定値と
制御電流との関係を示したグラフで、（ｂ）はコンプレ
ッサの吐出圧力と吐出容量との関係を示したグラフであ
る（第６実施形態）。

【符号の説明】

Ｅ エンジン（内燃機関） １ 空調ユニット ２ 空調ダクト ３ 遠心式送風機 ４ 温水式暖房装置 ５ 温水ヒータ ６ エバポレータ（冷媒蒸発器） ７ コンプレッサ（冷媒圧縮機） ８ 電磁クラッチ ９ 電磁式容量制御弁（吐出容量可変手段） １０ エアコンＥＣＵ １４ 冷却水循環回路 ２０ 冷凍サイクル ２１ 冷凍サイクル回路（第１冷媒循環回路） ２２ ホットガスヒータ回路（冷媒循環回路、第２冷媒
循環回路） ２３ 第１電磁弁（循環回路切替手段） ２４ 第２電磁弁（循環回路切替手段） ２５ コンデンサ（冷媒凝縮器） ９８ 切換制御弁 ９９ ホットガス容量制御弁 １１０ ヒータ吹出温度センサ（吹出温度検出手段、ヒ
ータ吹出温度検出手段） １２０ 高圧制御弁（吐出圧力可変手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 肇 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 井澤 聡 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）内燃機関により回転駆動されて冷媒
   を圧縮する冷媒圧縮機と、 （ｂ）流入した冷媒を空気と熱交換させて蒸発気化させ
   る冷媒蒸発器と、 （ｃ）前記冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記冷媒
   蒸発器に流し、前記冷媒圧縮機に戻すようにした冷媒循
   環回路と、 （ｄ）前記冷媒圧縮機に吸入される吸入圧力が所定値以
   下に低くなると、前記冷媒圧縮機より吐出される吐出容
   量を大きくする吐出容量可変手段とを備えた冷凍サイク
   ル。
2. 【請求項２】請求項１に記載の冷凍サイクルにおいて、 前記吐出容量可変手段は、前記冷媒圧縮機に吸入される
   吸入圧力が所定値以上に高くなると、前記冷媒圧縮機よ
   り吐出される吐出容量を小さくすることを特徴とする冷
   凍サイクル。
3. 【請求項３】（ａ）内燃機関により回転駆動されて冷媒
   を圧縮する冷媒圧縮機と、 （ｂ）流入した冷媒を空気と熱交換させて蒸発気化させ
   る冷媒蒸発器と、 （ｃ）前記冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記冷媒
   蒸発器に流し、前記冷媒圧縮機に戻すようにした冷媒循
   環回路と、 （ｄ）前記冷媒圧縮機より吐出される吐出圧力が所定値
   以上に高くなると、前記冷媒圧縮機より吐出される吐出
   容量を小さくする吐出容量可変手段とを備えた冷凍サイ
   クル。
4. 【請求項４】請求項３に記載の冷凍サイクルにおいて、 前記吐出容量可変手段は、前記冷媒圧縮機より吐出され
   る吐出圧力が所定値以下に低くなると、前記冷媒圧縮機
   より吐出される吐出容量を大きくすることを特徴とする
   冷凍サイクル。
5. 【請求項５】（ａ）内燃機関により回転駆動されて冷媒
   を圧縮する冷媒圧縮機と、 （ｂ）流入した冷媒を冷却媒体と熱交換させて凝縮液化
   させる冷媒凝縮器と、 （ｃ）流入した冷媒を空気と熱交換させて蒸発気化させ
   る冷媒蒸発器と、 （ｄ）前記冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記冷媒
   凝縮器を通過させて前記冷媒蒸発器に流し、前記冷媒圧
   縮機に戻すようにした第１冷媒循環回路と、 （ｅ）前記冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記冷媒
   凝縮器より迂回させて前記冷媒蒸発器に流し、前記冷媒
   圧縮機に戻すようにした第２冷媒循環回路と、 （ｆ）前記第１冷媒循環回路と前記第２冷媒循環回路と
   を切り替える循環回路切替手段と、 （ｇ）前記第１冷媒循環回路に切り替えられている時
   に、前記冷媒圧縮機に吸入される吸入圧力が所定値以下
   に低くなると、前記冷媒圧縮機より吐出される吐出容量
   を小さくすると共に、前記第２冷媒循環回路に切り替え
   られている時に、前記冷媒圧縮機に吸入される吸入圧力
   が所定値以上に高くなると、前記冷媒圧縮機より吐出さ
   れる吐出容量を小さくする吐出容量可変手段とを備えた
   冷凍サイクル。
6. 【請求項６】請求項５に記載の冷凍サイクルにおいて、 前記吐出容量可変手段は、前記第１冷媒循環回路に切り
   替えられている時に、前記冷媒圧縮機に吸入される吸入
   圧力が所定値以上に高くなると、前記冷媒圧縮機より吐
   出される吐出容量を大きくすると共に、前記第２冷媒循
   環回路に切り替えられている時に、前記冷媒圧縮機に吸
   入される吸入圧力が所定値以下に低くなると、前記冷媒
   圧縮機より吐出される吐出容量を大きくすることを特徴
   とする冷凍サイクル。
7. 【請求項７】（ａ）車室内に空調空気を導く空調ダクト
   と、 （ｂ）この空調ダクト内に配されて、流入した冷媒を空
   気と熱交換させて蒸発気化させる冷媒蒸発器と、 （ｃ）前記空調ダクト内において前記冷媒蒸発器の空気
   下流側に配されて、内燃機関の冷却水を暖房用熱源とし
   て空気を加熱する温水ヒータと、 （ｄ）内燃機関により回転駆動されて冷媒を圧縮する冷
   媒圧縮機と、 （ｅ）前記冷媒圧縮機より吐出された冷媒を、前記冷媒
   蒸発器に流し、前記冷媒圧縮機に戻すようにした冷媒循
   環回路と、 （ｆ）前記内燃機関より流出した冷却水を、前記温水ヒ
   ータに流し、前記内燃機関に戻すようにした冷却水循環
   回路と、 （ｇ）前記冷媒圧縮機より吐出される吐出圧力が設定値
   以上に高くなると、前記冷媒圧縮機より吐出される吐出
   容量を小さくする吐出容量可変手段と、 （ｈ）前記空調ダクトから車室内に吹き出す空気の吹出
   温度を検出する吹出温度検出手段と、 （ｉ）この吹出温度検出手段にて検出した吹出温度が目
   標値に近づく程、前記吐出圧力の設定値を低く設定する
   吐出圧力可変手段とを備えた車両用空調装置。
8. 【請求項８】請求項７に記載の車両用空調装置におい
   て、 前記吹出温度検出手段は、前記温水ヒータを通過した直
   後の空気温度を検出するヒータ吹出温度検出手段である
   ことを特徴とする車両用空調装置。
9. 【請求項９】請求項７に記載の車両用空調装置におい
   て、 前記吹出温度検出手段は、前記温水ヒータに流入する冷
   却水の温度を検出する冷却水温度検出手段であることを
   特徴とする車両用空調装置。