JP2002147350A - 容量可変型圧縮機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高吐出圧力対応時において、容量可変型圧縮
機内部の摺動部分が潤滑不良に陥ることのない制御装置
を提供すること。 【解決手段】 制御コンピュータ７０は、吐出圧力Ｐｄ
が所定値Ｌ１よりも下回った状態から同所定値Ｌ１以上
となると、駆動回路７１に対してコイル６７への通電デ
ューティ比Ｄｔを現在値から徐々に減少させることを指
令する。従って、圧縮機の吐出容量が徐々に減少され
る。制御コンピュータ７０は、駆動回路７１に指令する
デューティ比Ｄｔを所定デューティ比ＤｔＳまで減少変
更すると、今度は同駆動回路７１に対してコイル６７へ
の通電デューティ比Ｄｔを０％とすることを指令する。
従って、圧縮機の吐出容量が最小とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両用空調
装置の冷媒循環回路を構成する容量可変型圧縮機の吐出
容量を制御するための制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の容量可変型圧縮機（以下圧縮機
とする）においては、ピストンが連結されたカムプレー
トを収容するクランク室の圧力を調節することで、カム
プレートの傾斜角度を変更して吐出容量を最小と最大と
の間で変更可能な構成を備えたものが存在する。このク
ランク室の圧力調節は、制御コンピュータからの指令信
号に基づいて弁開度調節される制御弁によって行われ
る。

【０００３】さて、前記冷媒循環回路において吐出圧力
が過大に上昇すると、外部冷媒回路の配管に過大な負荷
がかかる等の問題を生じる。従って、制御コンピュータ
は、吐出圧力センサからの吐出圧力情報が所定値以上と
なった場合には、同吐出圧力が所定値未満となるまで、
制御弁に対して指令する指令信号を圧縮機の吐出容量が
減少される側に徐々に小さくしてゆく保護制御を行うよ
うになっている（例えば特開昭５９−１１２１５６号公
報の技術）。

【０００４】このように、圧縮機の吐出容量を徐々に減
少してゆくことで、例えば一気に吐出容量を小さくする
場合と比較して、冷房能力が急変されることによる冷房
フィーリングの悪化を防止できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、過大に上昇
した吐出圧力が、何らかの理由により、圧縮機の吐出容
量の減少によっても速やかに低下して来ない場合には、
同圧縮機の吐出容量が最小近くにまで小さくされてしま
う場合がある。圧縮機の吐出容量が最小に近いと、外部
冷媒回路からの帰還冷媒の量が僅かとなり、特に、同帰
還冷媒に含まれる潤滑油に潤滑を期待しているピストン
とシリンダボアとの摺動部分等の潤滑が厳しくなる問題
を生じていた。

【０００６】本発明の目的は、高吐出圧力対応時におい
て容量可変型圧縮機内部の摺動部分を潤滑不良に陥らせ
ることのない制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、前記クランク室の圧力を変化させ
るための弁開度を指令信号に基づいて制御可能な制御弁
と、前記冷媒循環回路の吐出圧力領域の圧力を検知可能
な吐出圧力検知手段と、前記吐出圧力検知手段からの吐
出圧力情報が所定圧力値以上となった場合には、制御弁
に対して出力する指令信号を容量可変型圧縮機の吐出容
量が小さくなる側に徐々に変更するとともに、同指令信
号が所定信号値まで変更されて来た場合には、容量可変
型圧縮機の吐出容量を最小化する指令信号を制御弁に対
して出力する保護制御を行う制御手段とを備えたことを
特徴とする制御装置である。

【０００８】この構成においては、吐出圧力が過大とな
ると、制御弁に対して出力する指令信号を容量可変型圧
縮機の吐出容量が小さくなる側に徐々に変更する。従っ
て、容量可変型圧縮機の吐出容量が徐々に小さくされ、
冷房フィーリングの悪化を極力防止しつつ吐出圧力を低
下傾向に移行させることができる。また、指令信号が所
定信号値にまで変更されて来た場合には、外部冷媒回路
からの帰還冷媒（それに含まれる潤滑油）が少ないと判
断して、容量可変型圧縮機の吐出容量を最小化する指令
信号を制御弁に対して出力する。容量可変型圧縮機の吐
出容量が最小では、ピストンがストロークしないか（最
小吐出容量がゼロ容量に設定されている場合）、或いは
外部冷媒回路を経由した冷媒循環言い換えれば容量可変
型圧縮機から外部への冷媒つまり潤滑油の排出が停止さ
れるとともに、内部冷媒循環により内部に保持された潤
滑油の循環が行われるため（最小吐出容量がゼロ容量で
はない場合）、ピストンとシリンダボアとの間等の摺動
部分が潤滑不良に陥ることがない。

【０００９】請求項２の発明は請求項１において、前記
駆動軸は、外部駆動源に直結されて同外部駆動源の稼動
時には常時回転駆動されることを特徴としている。この
構成においては、外部駆動源との間の動力伝達経路上
に、高価かつ重量物である電磁クラッチ等のクラッチ機
構を備えないことで、容量可変型圧縮機の安価提供及び
軽量化が可能である。また、この容量可変型圧縮機にお
いては、外部駆動源の稼動時には常時稼動されることと
なる。このため、冷房停止時における外部駆動源の動力
損失を軽減するために、所謂クラッチ付きの圧縮機と比
較して最小吐出容量を遥かに小さく（ゼロ近傍に）設定
せざるを得なく（最小吐出容量がゼロ容量設定ではない
場合）、最小吐出容量付近において外部冷媒回路からの
帰還冷媒が少なくなる問題を生じ易い。従って、このよ
うなクラッチレスタイプの容量可変型圧縮機において請
求項１の発明を適用することは、その効果を奏するのに
特に有効となる。

【００１０】請求項３の発明は、前記吐出容量可変機構
を指令信号に基づいて動作させるアクチュエータと、前
記冷媒循環回路の吐出圧力領域の圧力を検知可能な吐出
圧力検知手段と、前記吐出圧力検知手段からの吐出圧力
情報が所定圧力値以上となった場合には、アクチュエー
タに対して出力する指令信号を容量可変型圧縮機の吐出
容量が小さくなる側に徐々に変更するとともに、同指令
信号が所定信号値まで変更されて来た場合には、外部駆
動源と駆動軸の間の動力伝達をクラッチ機構によって遮
断する保護制御を行う制御手段とを備えたことを特徴と
する制御装置である。

【００１１】この構成においては、吐出圧力が過大とな
ると、アクチュエータに対して出力する指令信号を容量
可変型圧縮機の吐出容量が小さくなる側に徐々に変更す
る。従って、容量可変型圧縮機の吐出容量が徐々に小さ
くされ、冷房フィーリングの悪化を極力防止しつつ吐出
圧力を低下傾向に移行させることができる。また、指令
信号が所定信号値まで変更されて来た場合には、外部冷
媒回路からの帰還冷媒（それに含まれる潤滑油）が少な
いと判断して、クラッチ機構を遮断して容量可変型圧縮
機の稼動を停止させる。容量可変型圧縮機の停止状態で
は、ピストンとシリンダボアとの間等の摺動部分の潤滑
が問題となることはない。

【００１２】請求項４の発明は請求項３においてアクチ
ュエータの好適な態様を限定するものである。すなわ
ち、前記アクチュエータは、吐出容量可変機構を弁開度
調節により制御する制御弁に備えられて同制御弁の弁開
度調節に関与することを特徴としている。

【００１３】請求項５の発明は請求項１〜４のいずれか
において、前記所定圧力値を第１所定値とし、制御手段
は吐出圧力が第１所定値未満の状態から同第１所定値以
上となった場合には、吐出圧力が第１所定値未満の第２
所定値以下となるまで保護制御を継続することを特徴と
している。

【００１４】この構成においては、制御手段が保護制御
を開始する吐出圧力のしきい値（第１所定値）と、同制
御手段が保護制御を停止する吐出圧力のしきい値（第２
所定値）とがそれぞれ異なるようにするヒステリシスな
特性とされている。従って、単一しきい値のみが設定さ
れている場合に発生しがちな保護制御の開始／停止の瞬
間多発を回避し、容量可変型圧縮機の吐出容量制御を安
定したものとすることができる。

【００１５】請求項６の発明は請求項１〜５のいずれか
において、前記駆動軸の回転速度を検知可能な回転速度
検知手段を備え、前記制御手段は回転速度検知手段から
の回転速度情報に応じて、同回転速度が高ければ所定信
号値を吐出容量が高められる側に、逆に回転速度が低け
れば所定信号値を吐出容量が低められる側に設定変更す
ることを特徴としている。

【００１６】この構成においては、空調装置の保護と冷
房要求を満たすこととを高次元でバランスさせることが
できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両用空調装置が
備える容量可変型斜板式圧縮機の制御装置において具体
化した第１及び第２実施形態について説明する。なお、
第２実施形態においては第１実施形態との相違点につい
てのみ説明し、同一又は相当部材には同じ番号を付して
説明を省略する。

【００１８】○第１実施形態 （容量可変型斜板式圧縮機）図１及び図２に示すように
容量可変型斜板式圧縮機（以下単に圧縮機とする）は、
シリンダブロック１と、その前端に接合固定されたフロ
ントハウジング２と、シリンダブロック１の後端に弁形
成体３を介して接合固定されたリヤハウジング４とを備
えている。

【００１９】前記シリンダブロック１とフロントハウジ
ング２とで囲まれた領域にはクランク室５が区画されて
いる。同クランク室５内には駆動軸６が回転可能に配設
されている。同駆動軸６は、外部駆動源としての車両の
走行駆動源であるエンジンＥに、電磁クラッチ等のクラ
ッチ機構を介することなく、プーリ７及びベルト８等か
らなる動力伝達機構を介して直結されている。従って、
同駆動軸６は、エンジンＥの稼動時においては同エンジ
ンＥによって常時回転駆動される。このように、本実施
形態の圧縮機においては、エンジンＥとの間の動力伝達
経路上に高価かつ重量物である電磁クラッチを備えない
ことで安価提供及び軽量化が可能であるし、電磁クラッ
チのオンオフショックを伴わないためドライバビリティ
の悪化を防止することができる。

【００２０】前記クランク室５において駆動軸６上に
は、ラグプレート１１が一体回転可能に固定されてい
る。クランク室５内にはカムプレートとしての斜板１２
が収容されている。斜板１２は、駆動軸６にスライド移
動可能でかつ傾動可能に支持されている。ヒンジ機構１
３は、ラグプレート１１と斜板１２との間に介在されて
いる。従って、斜板１２は、ヒンジ機構１３を介したラ
グプレート１１との間でのヒンジ連結、及び駆動軸６の
支持により、ラグプレート１１及び駆動軸６と同期回転
可能であるとともに、駆動軸６の軸線方向へのスライド
移動を伴いながら駆動軸６に対し傾動可能となってい
る。

【００２１】複数のシリンダボア１ａは、前記シリンダ
ブロック１において駆動軸６を取り囲むようにして貫設
形成されている。片頭型のピストン２０は、各シリンダ
ボア１ａに往復動可能に収容されている。シリンダボア
１ａの前後開口は、弁形成体３及びピストン２０によっ
て閉塞されており、このシリンダボア１ａ内にはピスト
ン２０の往復動に応じて体積変化する圧縮室２９が区画
されている。各ピストン２０は、シュー１９を介して斜
板１２の外周部に係留されている。従って、駆動軸６の
回転にともなう斜板１２の回転運動が、シュー１９を介
してピストン２０の往復直線運動に変換される。ラグプ
レート１１、斜板１２、ヒンジ機構１３及びシュー１９
により吐出容量可変機構が構成されている。

【００２２】前記弁形成体３とリヤハウジング４との間
には、吸入室２１及び吐出室２２がそれぞれ区画形成さ
れている。そして、吸入室２１の冷媒ガスは、各ピスト
ン２０の上死点位置から下死点側への移動により、弁形
成体３に形成された吸入ポート２３及び吸入弁２４を介
して圧縮室２９に吸入される。圧縮室２９に吸入された
冷媒ガスは、ピストン２０の下死点位置から上死点側へ
の移動により所定の圧力にまで圧縮され、弁形成体３に
形成された吐出ポート２５及び吐出弁２６を介して吐出
室２２に吐出される。

【００２３】（クランク圧制御機構）図３に示すよう
に、前記斜板１２の傾斜角度制御に関与する、クランク
室５の圧力（クランク圧Ｐｃ）を制御するためのクラン
ク圧制御機構は、圧縮機ハウジング内に設けられた抽気
通路２７、及び給気通路２８並びに制御弁ＣＶによって
構成されている。抽気通路２７はクランク室５と吸入圧
力（Ｐｓ）領域である吸入室２１とを接続する。給気通
路２８は吐出圧力（Ｐｄ）領域である吐出室２２とクラ
ンク室５とを接続し、その途中には制御弁ＣＶが配設さ
れている。

【００２４】そして、前記制御弁ＣＶの開度を調節する
ことで、給気通路２８を介したクランク室５への高圧な
吐出ガスの導入量と抽気通路２７を介したクランク室５
からのガス導出量とのバランスが制御され、クランク圧
Ｐｃが決定される。クランク圧Ｐｃの変更に応じて、ピ
ストン２０を介してのクランク圧Ｐｃと圧縮室２９の内
圧との差が変更され、斜板１２の傾斜角度（駆動軸６に
直交する仮想平面との間でなす角度）が変更される結
果、ピストン２０のストロークすなわち吐出容量が調節
される。

【００２５】例えば、前記制御弁ＣＶの開度が小さくさ
れると、クランク圧Ｐｃが低下され、同クランク圧Ｐｃ
と圧縮室２９の内圧とのピストン２０を介した差も小さ
くなって斜板１２が傾斜角度増大方向に傾動し、圧縮機
の吐出容量は増大される。図１は、斜板１２の傾動がラ
グプレート１１に当接規制された最大傾斜角度状態、つ
まり圧縮機の最大吐出容量状態を示している。

【００２６】逆に、制御弁ＣＶの開度が大きくされる
と、クランク圧Ｐｃが上昇され、同クランクＰｃ圧と圧
縮室２９の内圧とのピストン２０を介した差も大きくな
って斜板１２が傾斜角度減少方向に傾動し、圧縮機の吐
出容量は減少される。図２は、斜板１２の傾動が駆動軸
６上に備えられた最小傾斜角度規制部１４に規制された
最小傾斜角度状態、つまり圧縮機の最小吐出容量状態を
示している。なお、同斜板１２の最小傾斜角度はゼロ近
傍（例えば２〜５°）に設定されている。

【００２７】（冷媒循環回路）図１及び図２に示すよう
に、車両用空調装置の冷媒循環回路（冷凍サイクル）
は、上述した圧縮機と外部冷媒回路３０とから構成され
ている。外部冷媒回路３０は例えば、凝縮器３１、減圧
装置としての膨張弁３２及び蒸発器３３を備えている。

【００２８】外部冷媒循環停止手段としての遮断弁６９
は、圧縮機の吐出室２２と外部冷媒回路３０の凝縮器３
１との間の冷媒通路上に配設されている。同遮断弁６９
は、吐出室２２側の圧力Ｐｄが所定値よりも低くなると
冷媒通路を遮断して、外部冷媒回路３０を経由する冷媒
の循環を停止させる。

【００２９】前記遮断弁６９は、その前後の圧力差を機
械的に検知して動作する差圧弁タイプであってもよい
し、吐出圧力Ｐｄに応じて後述する制御コンピュータ７
０により給電制御される電磁弁タイプであってもよい。
また、後述するが、吐出圧力Ｐｄが所定値よりも低くな
る状態は、圧縮機の吐出容量の最小化によってもたらさ
れるため、遮断弁６９は斜板１２の最小傾斜角度に機械
的に連動されるタイプであってもその役目を十分に果た
すことができる。

【００３０】（制御弁）図３に示すように前記制御弁Ｃ
Ｖは、その上半部を占める入れ側弁部と、下半部を占め
る、設定圧力変更手段としてのソレノイド部６０とを備
えている。入れ側弁部は、吐出室２２とクランク室５と
を接続する給気通路２８の開度（絞り量）を調節する。
ソレノイド部６０は、制御弁ＣＶ内に配設された作動ロ
ッド４０を、外部からの通電制御に基づき付勢制御する
ための、言い換えれば前記吐出容量可変機構を間接的に
動作させるための一種の電磁アクチュエータである。作
動ロッド４０は、先端部たる隔壁部４１、連結部４２、
略中央の弁体部４３及び基端部たるガイドロッド部４４
からなっている。

【００３１】前記制御弁ＣＶのバルブハウジング４５
は、栓体４５ａと、入れ側弁部の主な外殻を構成する上
半部本体４５ｂと、ソレノイド部６０の主な外殻を構成
する下半部本体４５ｃとから構成されている。バルブハ
ウジング４５の上半部本体４５ｂ内には弁室４６及び連
通路４７が区画され、同上半部本体４５ｂとその上部に
圧入された栓体４５ａとの間には感圧室４８が区画され
ている。

【００３２】前記弁室４６及び連通路４７内には、作動
ロッド４０が軸方向（図面では垂直方向）に移動可能に
配設されている。弁室４６及び連通路４７は作動ロッド
４０の配置次第で連通可能となる。これに対して連通路
４７と感圧室４８とは、同連通路４７に嵌入された作動
ロッド４０の隔壁部４１によって遮断されている。

【００３３】前記弁室４６の底壁は後記固定鉄心６２の
上端面によって形成されている。弁室４６を取り囲むバ
ルブハウジング４５の周壁には半径方向に延びるポート
５１が設けられ、このポート５１は給気通路２８の上流
部を介して弁室４６を吐出室２２に連通させる。連通路
４７を取り囲むバルブハウジング４５の周壁にも半径方
向に延びるポート５２が設けられ、このポート５２は給
気通路２８の下流部を介して連通路４７をクランク室５
に連通させる。従って、ポート５１、弁室４６、連通路
４７及びポート５２は制御弁内通路として、吐出室２２
とクランク室５とを連通させる給気通路２８の一部を構
成する。

【００３４】前記弁室４６内には作動ロッド４０の弁体
部４３が配置されている。弁体付勢バネ５６は弁室４６
に収容され、弁体部４３を下方に向けて付勢する。弁室
４６と連通路４７との境界に位置する段差は弁座５３を
なしており、連通路４７は一種の弁孔をなしている。そ
して、作動ロッド４０が図３の位置（最下動位置）から
弁体部４３が弁座５３に着座する最上動位置へ上動する
と、連通路４７が遮断される。つまり、作動ロッド４０
の弁体部４３は、給気通路２８の開度を任意調節可能な
弁体として機能する。

【００３５】前記感圧室４８内には、ベローズよりなる
感圧部材５４が収容配置されている。同感圧部材５４の
上端部は、バルブハウジング４５の栓体４５ａに固定さ
れている。感圧部材５４の外底壁部にはロッド受け５４
ａが凹設されており、同ロッド受け５４ａには作動ロッ
ド４０の隔壁部４１の先端が挿入されている。感圧部材
付勢バネ５５は感圧部材５４内に収容され、同感圧部材
５４を下方へ伸長するように付勢する。感圧部材５４
は、感圧部材付勢バネ５５の下向きの付勢力によって、
ロッド受け５４ａを介して隔壁部４１に対して押さえ付
けられている。

【００３６】前記感圧室４８は、バルブハウジング４５
の上半部本体４５ｂに形成された検圧ポート５７及び検
圧通路３７を介して、圧力監視点としての吸入室２１と
連通されている。つまり、感圧室４８には、吸入室２１
の圧力Ｐｓが導入されている。

【００３７】前記ソレノイド部６０は、有底円筒状の収
容筒６１を備えている。収容筒６１の上部には固定鉄心
６２が嵌合され、この嵌合により収容筒６１内にはソレ
ノイド室６３が区画されている。ソレノイド室６３内に
は、可動鉄心６４が軸方向に移動可能に収容されてい
る。固定鉄心６２の中心には軸方向に延びるガイド孔６
５が形成され、そのガイド孔６５内には、作動ロッド４
０のガイドロッド部４４が軸方向に移動可能に配置され
ている。

【００３８】可動鉄心付勢バネ６６はソレノイド室６３
に収容され、可動鉄心６４を固定鉄心６２に向けて付勢
する。従って、ガイドロッド部４４と可動鉄心６４と
は、弁体付勢バネ５６の下向き付勢力と可動鉄心付勢バ
ネ６６の上向き付勢力とによって当接係合されている。
従って、可動鉄心６４と作動ロッド４０とは常時一体と
なって上下動する。

【００３９】前記固定鉄心６２及び可動鉄心６４の周囲
には、これら鉄心６２，６４を跨ぐ範囲にコイル６７が
巻回されている。このコイル６７には、外部情報検知手
段７２からの外部情報に応じた、制御手段としての制御
コンピュータ７０からの指令に基づき、駆動回路７１か
ら駆動信号（指令信号）が供給される。同コイル６７
は、その電力供給量に応じた大きさの電磁吸引力（電磁
付勢力）を可動鉄心６４と固定鉄心６２との間に発生さ
せる。同コイル６７への通電制御は印加電圧を調整する
ことでなされ、同印加電圧の調整にはＰＷＭ（パルス幅
変調）制御が採用されている。

【００４０】前記外部情報検知手段７２は、空調装置の
オンオフスイッチであるエアコンスイッチ７３、車室の
温度を設定するための温度設定器７４、車室の温度を検
出するための温度センサ７５、駆動軸６の回転速度Ｎｃ
を検知するための回転速度センサ７６、及び吐出室２２
の圧力Ｐｄを検知するための吐出圧力センサ７７を備え
ている。

【００４１】（制御弁の動作特性）前記制御弁ＣＶにお
いては、次のようにして作動ロッド４０の配置位置つま
り弁開度が決まる。

【００４２】まず、図３に示すように、コイル６７への
通電がない場合（デューティ比Ｄｔ＝０％）は、作動ロ
ッド４０の配置には、感圧部材付勢バネ５５及び弁体付
勢バネ５６の下向き付勢力の作用が支配的となる。従っ
て、作動ロッド４０は最下動位置に配置され、弁体部４
３は連通路４７を全開とする。従って、クランク圧Ｐｃ
は、その時おかれた状況下において取り得る最大値とな
り、同クランク圧Ｐｃと圧縮室２９の内圧とのピストン
２０を介した差は大きくて、斜板１２は傾斜角度を最小
として圧縮機の吐出容量は最小となっている。

【００４３】前記制御コンピュータ７０は、エアコンス
イッチ７３がオフ状態にある等の冷房不要を検知する
と、制御弁ＣＶに対して圧縮機の吐出容量を最小化する
ための最小化指令信号を出力する。つまり、コイル６７
への通電デューティ比Ｄｔを０％とすることを駆動回路
７１に指令する。

【００４４】従って、図２に示すように圧縮機の吐出容
量が最小化され、この最小吐出容量では遮断弁６９にお
いて吐出室２２側の圧力が所定値よりも低くなり、よっ
て同遮断弁６９が閉じられて、外部冷媒回路３０を経由
した冷媒の循環が停止される。つまり、遮断弁６９は、
圧縮機の吐出容量の最小化に連動して、外部冷媒回路３
０を経由した冷媒循環を停止させる。また、斜板１２の
最小傾斜角度はゼロではないため、圧縮機の吐出容量が
最小化されても、吸入室２１から圧縮室２９への冷媒ガ
スの吸入、及び吸入冷媒ガスの圧縮、並びに圧縮室２９
から吐出室２２への冷媒ガスの吐出は行われる。

【００４５】従って、前記圧縮機の内部には、圧縮室２
９→吐出室２２→給気通路２８→クランク室５→抽気通
路２７→吸入室２１→（圧縮室２９）よりなる循環回路
が形成され、同内部循環回路を冷媒とともに潤滑油が循
環される。このため、外部冷媒回路３０からの潤滑油を
含む冷媒の帰還がなくとも、各摺動部分（例えばピスト
ン２０とシリンダボア１ａとの間）の潤滑は良好に維持
される。

【００４６】次に、前記制御弁ＣＶにおいて、コイル６
７に対しデューティ比可変範囲の最小デューティ比Ｄｔ
（＞０％）の通電がなされると、上向きの電磁付勢力が
感圧部材付勢バネ５５及び弁体付勢バネ５６による下向
き付勢力を上回り、作動ロッド４０が上動を開始する。
この状態では、可動鉄心付勢バネ６６の上向きの付勢力
によって加勢された上向き電磁付勢力が、感圧室４８内
の吸入圧Ｐｓに基づく感圧部材５４の上向き付勢力によ
って減勢された、感圧部材付勢バネ５５及び弁体付勢バ
ネ５６の下向き押圧力に対抗する。そして、これら上下
付勢力が均衡する位置に、作動ロッド４０の弁体部４３
が弁座５３に対して位置決めされる。

【００４７】つまり、前記制御弁ＣＶは、コイル６７へ
の通電デューティ比Ｄｔによって決定された吸入圧Ｐｓ
の制御目標（設定吸入圧力）を維持するように、この吸
入圧Ｐｓの変動に応じて内部自律的に作動ロッド４０を
位置決めする構成となっている。また、この設定吸入圧
力は、コイル６７への通電デューティ比Ｄｔを調節する
ことで外部から変更可能となっている。

【００４８】（本実施形態の特徴点である保護制御）図
４に示すように、前記制御コンピュータ７０は、吐出圧
力センサ７７からの吐出圧力Ｐｄ情報が第１所定値Ｌ１
よりも下回った状態から同所定値Ｌ１以上となると保護
制御を開始する。すなわち、図５に示すように、冷房負
荷（設定温度情報や検出温度情報等）を無視し、駆動回
路７１に対してコイル６７への通電デューティ比Ｄｔを
現在値から徐々に減少させることを指令する。従って、
圧縮機の吐出容量が徐々に減少され、吐出圧力Ｐｄは上
昇傾向が抑えられさらには低下傾向へ移行する。

【００４９】前記制御コンピュータ７０は、駆動回路７
１に指令するデューティ比Ｄｔを、デューティ比可変範
囲内の所定デューティ比ＤｔＳ（所定信号値）まで減少
変更すると、今度は同駆動回路７１に対してコイル６７
への通電デューティ比Ｄｔを０％とすることを指令する
（最小化指令）。従って、圧縮機の吐出容量が最小とさ
れ、吐出圧力Ｐｄは大きく低下されて、外部冷媒回路３
０の配管等に高吐出圧力Ｐｄに基づく過大な負荷がかか
ることを防止できる。

【００５０】前記制御コンピュータ７０は、回転速度セ
ンサ７６からの回転速度情報Ｎｃに応じて所定デューテ
ィ比ＤｔＳを設定変更する。すなわち、駆動軸６の回転
速度Ｎｃが高ければピストン２０の移動速度が高くな
り、同ピストン２０とシリンダボア１ａとの間の潤滑が
厳しくなるため、この場合には制御コンピュータ７０は
所定デューティ比ＤｔＳを高めに設定変更して、圧縮機
の吐出容量があまり小さくならないうちに言い換えれば
外部冷媒回路３０からの帰還冷媒（それに含まれる潤滑
油）があまり少なくならないうちに、同吐出容量が一気
に最小化されるようにする。逆に、同制御コンピュータ
７０は、駆動軸６の回転速度Ｎｃが低ければ所定デュー
ティ比ＤｔＳを低めに設定変更し、無意味な冷房停止が
行われないようにする。

【００５１】前記制御コンピュータ７０は、上述した保
護制御を開始する直前に駆動回路７１へ指令していたデ
ューティ比Ｄｔを、吐出容量復帰時の目標値（復帰用デ
ューティ比ＤｔＲ）として記憶する。そして、図４に示
すように制御コンピュータ７０は、吐出圧力Ｐｄが第１
所定値Ｌ１未満である第２所定値Ｌ２以下にまで低下し
てくると、記憶しておいた復帰用デューティ比ＤｔＲ
（図５参照）でのコイル６７の通電を駆動回路７１に指
令し（保護制御を停止し）、従って冷房負荷に応じた圧
縮機の吐出容量制御が再開されることとなる。

【００５２】本実施形態においては次のような効果を奏
する。 （１）前記制御コンピュータ７０は、高吐出圧力Ｐｄに
対応した保護制御の際に、駆動回路７１へ指令するデュ
ーティ比Ｄｔが所定デューティ比ＤｔＳにまで低下して
来ると、外部冷媒回路３０からの帰還冷媒（それに含ま
れる潤滑油）が少ないと判断して、圧縮機の吐出容量を
直ちに最小化する。従って、遮断弁６９によって外部冷
媒回路３０を経由した冷媒循環が停止されるとともに、
同圧縮機内部にはゼロではない最小吐出容量によって内
部冷媒循環回路が形成されることとなる。よって、圧縮
機外部に潤滑油が排出されることがなく、内部冷媒循環
に伴う潤沢な潤滑油循環によって、ピストン２０とシリ
ンダボア１ａとの間等の摺動部分の好適な潤滑を確実に
維持することができる。

【００５３】（２）前記制御コンピュータ７０が保護制
御を開始する吐出圧力Ｐｄのしきい値（第１所定値Ｌ
１）と、同制御コンピュータ７０が保護制御を停止する
吐出圧力Ｐｄのしきい値（第２所定値Ｌ２）とがそれぞ
れ異なるようにするヒステリシスな特性とされている。
従って、単一しきい値のみが設定されている場合に発生
しがちな保護制御の開始／停止の瞬間多発を回避し、圧
縮機の吐出容量制御を安定したものとすることができ
る。

【００５４】（３）前記制御コンピュータ７０は、回転
速度センサ７６からの回転速度情報Ｎｃに応じて所定デ
ューティ比ＤｔＳを設定変更する。従って、空調装置の
保護と冷房要求を満たすこととを高次元でバランスさせ
ることができる。

【００５５】（４）例えば、前記圧縮機において斜板１
２の傾斜角度をゼロに設定することで、最小吐出容量を
ゼロ容量に設定したとする。この場合、斜板１２の傾斜
角度がゼロとなってピストン２０がストロークしなくな
ると、言い換えれば冷媒ガスの圧縮が行われなくなる
と、クランク圧Ｐｃと圧縮室２９の圧力との間に差をつ
けることができなくなり、斜板１２の傾斜角度をゼロか
ら離脱（増大）させることが不可能となる。従って、こ
のような場合には、クランク圧制御機構とは別個の容量
制御手段を必要とし、容量制御構成が複雑となってしま
う。

【００５６】しかし、本実施形態においては最小吐出容
量がゼロ容量に設定されていないため、クランク圧Ｐｃ
の制御によって吐出容量を最小状態から離脱（増大）さ
せることができる。従って、容量制御構成としてはクラ
ンク圧制御機構のみでよく、同容量制御構成を簡単とす
ることができる。

【００５７】（５）前記制御弁ＣＶは、感圧部材５４に
よる弁体部４３の位置決め動作の基準となる設定吸入圧
力を外部から変更可能なソレノイド部６０を備えてい
る。従って、ソレノイド部６０を備えないものつまり単
一の設定吸入圧力しか有しないものと比較して、きめ細
やかな空調制御を行い得る。

【００５８】（６）前記制御弁ＣＶは、給気通路２８の
開度を調節することでクランク圧Ｐｃを調節する所謂入
れ側制御弁である。従って、同制御弁ＣＶは、圧縮機の
吐出容量を最小化するにあたり給気通路２８の開度を全
開とする。よって、同給気通路２８を内部冷媒循環用の
通路の一部として利用することができ、圧縮機の構成の
簡素化を図り得る。

【００５９】（７）前記駆動軸６は、エンジンＥに直結
されて同エンジンＥの稼動時には常時回転駆動される。
従って、本実施形態の圧縮機においては、冷房停止時に
おけるエンジンＥの動力損失を軽減するために、所謂ク
ラッチ付きの圧縮機と比較して最小吐出容量を遥かに小
さく（ゼロ近傍に）設定せざるを得ない。このため、最
小吐出容量付近において外部冷媒回路３０からの帰還冷
媒が少なくなる問題を生じ易い。言い換えれば、クラッ
チレス圧縮機において本発明を具体化することは、その
効果を奏するのに特に有効となる。

【００６０】○第２実施形態 図６に示すように本実施形態においては、圧縮機の駆動
軸６とエンジンＥとの間の動力伝達経路上に、クラッチ
機構としての電磁クラッチ９０が配設されている。すな
わち、電磁クラッチ９０のロータ９１は、フロントハウ
ジング２の外壁面にベアリング９２を介して回転可能に
支持されている。エンジンＥからのベルト９３はロータ
９１の外周に巻き掛けられている。弾性部材を兼ねるハ
ブ９４は駆動軸６の前端部に固定さているとともに、そ
の外周側でアーマチャ９５を弾性支持している。電磁コ
イル９６は、フロントハウジング２の外壁面に支持され
ているとともに、ロータ９１内に収容配置されている。

【００６１】そして、エンジンＥの稼動状態にて、制御
コンピュータ７０の指令により電磁コイル９６が通電さ
れると、アーマチャ９５とロータ９１とが電磁吸引力に
より圧接して電磁クラッチ９０がオン状態となり、エン
ジンＥの駆動力が駆動軸６に伝達される。このオン状態
から、制御コンピュータ７０の指令により電磁コイル９
６への通電が停止されると、アーマチャ９５がハブ９４
の弾性力によりロータ９１から離間して電磁クラッチ９
０がオフ状態となり、エンジンＥから駆動軸６への動力
伝達が遮断される。

【００６２】さて、前記制御コンピュータ７０は、上記
第１実施形態で詳述した保護制御の際に、駆動回路７１
に指令するデューティ比Ｄｔを所定デューティ比ＤｔＳ
まで減少変更すると（図５参照）、電磁クラッチ９０を
オフ状態とする。従って、圧縮機の駆動が停止され、吐
出圧力Ｐｄが大きく低下されて外部冷媒回路３０の配管
等に高吐出圧力Ｐｄに基づく過大な負荷がかかることを
防止できる。また、ピストン２０の駆動が停止されるた
め、同ピストン２０とシリンダボア１ａとの間等の摺動
部分の潤滑が問題となることはない。

【００６３】前記制御コンピュータ７０は、吐出圧力Ｐ
ｄが第１所定値Ｌ１未満である第２所定値Ｌ２以下にま
で低下してくると（図４参照）、電磁クラッチ９０をオ
ン状態とするとともに、記憶しておいた復帰用デューテ
ィ比ＤｔＲ（図５参照）でのコイル６７の通電を駆動回
路７１に指令する。従って、冷房負荷に応じた圧縮機の
吐出容量制御が再開されることとなる。

【００６４】なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で
以下の態様でも実施できる。 ・制御弁ＣＶは上記各実施形態の態様の所謂設定吸入圧
力可変弁に限定されるものではなく、例えば、設定吐出
圧力可変弁としてもよい。同設定吐出圧力可変弁は、設
定圧力変更手段によって決定された吐出圧力Ｐｄの制御
目標（設定吐出圧力）を維持するように、この吐出圧力
Ｐｄの変動に応じて内部自律的に弁体を位置決めする構
成を有している。

【００６５】・冷媒循環回路において圧力監視点を、第
１圧力監視点（例えば吐出圧力領域）と同第１圧力監視
点よりも低圧側の第２圧力監視点（例えば吐出圧力領
域）の二点に設定する。制御弁の感圧機構を、第１圧力
監視点と第２圧力監視点との圧力差を検知可能とすると
ともに、両圧力監視点間の圧力差の変動に基づいて感圧
部材が変位することで、同圧力差の変動を打ち消す側に
容量可変型圧縮機の吐出容量が変更されるように弁体を
動作させる構成とする。従って、設定圧力変更手段が感
圧部材に付与する力を外部からの制御によって変更する
ことで、同感圧部材による弁体の位置決め動作の基準と
なる設定差圧が変更されることとなる。

【００６６】・制御弁ＣＶから内部自律構成（感圧機
構）を削除し、単なる電磁弁構成とすること。 ・制御弁ＣＶを、給気通路２８ではなく抽気通路２７の
開度調節によりクランク圧Ｐｃを調節する、所謂抜き側
制御弁としても良い。

【００６７】・上記第１実施形態において斜板１２の最
小傾斜角度をゼロに設定し、圧縮機の最小吐出容量がゼ
ロ容量となるようにすること。このようにすれば、圧縮
機の最小吐出容量状態ではピストン２０がストロークし
なくなるため、駆動軸６が回転されても不必要な冷房
（言い換えれば外部冷媒回路３０への冷媒の吐出）が行
われることはないし、ピストン２０とシリンダボア１ａ
との間の潤滑の問題はなくなる。従って、遮断弁６９を
削除することができる。

【００６８】・制御コンピュータ７０が、吐出圧力セン
サ７７からの吐出圧力情報Ｐｄに応じて所定デューティ
比ＤｔＳを設定変更するようにすること。すなわち、吐
出圧力Ｐｄが高ければピストン２０とシリンダボア１ａ
との間の潤滑が厳しくなるため、この場合には制御コン
ピュータ７０は所定デューティ比ＤｔＳを高めに設定変
更して、圧縮機の吐出容量があまり小さくならないうち
に言い換えれば外部冷媒回路３０からの帰還冷媒（それ
に含まれる潤滑油）があまり少なくならないうちに、同
吐出容量が一気に最小化されるようにする。逆に、同制
御コンピュータ７０は、吐出圧力Ｐｄが低ければ所定デ
ューティ比ＤｔＳを低めに設定変更して、無意味な冷房
停止が行われないようにする。この構成によれば、空調
装置の保護と冷房要求を満たすこととを高次元でバラン
スさせることができる。

【００６９】・上記各実施形態において遮断弁６９は圧
縮機の吐出側を遮断する構成であったが、吸入側を遮断
する構成であってもよい。 ・ワッブルタイプの容量可変型圧縮機の制御装置に具体
化すること。

【００７０】上記実施形態から把握できる技術的思想に
ついて記載する。 （１）前記容量可変型圧縮機は、ピストンが連結された
カムプレートを収容するクランク室の圧力を調節するこ
とで、カムプレートの傾斜角度を変更して吐出容量を変
更可能であって、前記制御弁は弁開度調節によってクラ
ンク室の圧力を調節する構成である請求項４に記載の制
御装置。

【００７１】（２）前記制御手段は保護制御の際に、吐
出圧力検知手段からの吐出圧力情報に応じて、同吐出圧
力が高ければ所定信号値を吐出容量が高められる側に、
逆に吐出圧力が低ければ所定信号値を吐出容量が低めら
れる側に設定変更する請求項１〜６のいずれか又は前記
（１）に記載の制御装置。

【００７２】（３）前記制御弁は、冷媒循環回路に設定
された圧力監視点の圧力を検知可能であって、同圧力監
視点の圧力変動に基づいて感圧部材が変位することで、
同圧力変動を打ち消す側に容量可変型圧縮機の吐出容量
が変更されるように弁体を動作させる感圧機構と、感圧
部材に付与する力を外部からの制御によって変更するこ
とで、同感圧部材による弁体の位置決め動作の基準とな
る設定圧力を変更可能な設定圧力変更手段とを備えてい
る請求項１、２又は４のいずれかに記載の制御装置。

【００７３】（４）前記容量可変型圧縮機には、吐出室
とクランク室とを接続する給気通路及びクランク室と吸
入室とを接続する抽気通路が備えられ、制御弁は給気通
路の開度を調節することでクランク室の圧力を調節する
構成である請求項１又は２に記載の制御装置。

【００７４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
吐出圧力対応時において、容量可変型圧縮機内部の摺動
部分が潤滑不良に陥ることがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 容量可変型斜板式圧縮機の断面図。

【図２】 最小吐出容量状態にある容量可変型斜板式圧
縮機の断面図。

【図３】 制御弁の断面図。

【図４】 制御コンピュータの動作を説明するグラフ。

【図５】 制御コンピュータの動作を説明するグラフ。

【図６】 第２実施形態を示す容量可変型斜板式圧縮機
の断面図。

【符号の説明】

５…クランク室、６…駆動軸、１２…カムプレートとし
ての斜板、２０…ピストン、２１…吸入室、２２…吐出
室、２７…内部冷媒循環回路を構成する抽気通路、２８
…同じく給気通路、２９…圧縮室、３０…外部冷媒回
路、７０…制御手段としての制御コンピュータ、７７…
吐出圧力検知手段としての吐出圧力センサ、Ｅ…外部駆
動源としての車両のエンジン、ＣＶ…制御弁、Ｄｔ…指
令信号としてのデューティ比、ＤｔＳ…所定信号値とし
ての所定デューティ比、Ｌ１…所定圧力値としての第１
所定値。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横野 智彦 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） 3H045 AA04 AA12 AA27 BA12 BA37 BA44 CA02 CA03 CA13 CA29 DA25 DA43 DA47 EA13 EA33 EA38 EA42 3H076 AA06 BB17 BB32 CC05 CC12 CC20 CC61 CC84 CC85

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部冷媒回路と共に空調装置の冷媒循環
   回路を構成し、外部駆動源による駆動軸の回転駆動にと
   もなうピストンの往復動によって、吸入室から圧縮室へ
   の冷媒ガスの吸入、圧縮室内での冷媒ガスの圧縮及び圧
   縮済み冷媒ガスの吐出室への吐出を行うとともに、ピス
   トンが連結されたカムプレートを収容するクランク室の
   圧力を調節することで、カムプレートの傾斜角度を変更
   して吐出容量を最小と最大との間で変更可能であって、
   最小吐出容量がゼロ容量に設定されているか、或いは最
   小吐出容量がゼロ容量に設定されていない場合には、同
   最小吐出容量時において外部冷媒回路を経由した冷媒循
   環が停止されるとともに吐出室、クランク室、吸入室及
   び圧縮室を経由した内部冷媒循環が行われる構成を有し
   た容量可変型圧縮機の吐出容量を制御するための制御装
   置において、 前記クランク室の圧力を変化させるための弁開度を指令
   信号に基づいて制御可能な制御弁と、 前記冷媒循環回路の吐出圧力領域の圧力を検知可能な吐
   出圧力検知手段と、 前記吐出圧力検知手段からの吐出圧力情報が所定圧力値
   以上となった場合には、制御弁に対して出力する指令信
   号を容量可変型圧縮機の吐出容量が小さくなる側に徐々
   に変更するとともに、同指令信号が所定信号値まで変更
   されて来た場合には、容量可変型圧縮機の吐出容量を最
   小化する指令信号を制御弁に対して出力する保護制御を
   行う制御手段とを備えた制御装置。
2. 【請求項２】 前記駆動軸は、外部駆動源に直結されて
   同外部駆動源の稼動時には常時回転駆動される請求項１
   に記載の制御装置。
3. 【請求項３】 外部冷媒回路と共に空調装置の冷媒循環
   回路を構成し、外部駆動源に対してクラッチ機構を介し
   て連結された駆動軸と、吐出容量可変機構とを備え、外
   部駆動源によって駆動軸が回転駆動されて冷媒ガスの圧
   縮を行う容量可変型圧縮機の吐出容量を制御するための
   制御装置において、 前記吐出容量可変機構を指令信号に基づいて動作させる
   アクチュエータと、 前記冷媒循環回路の吐出圧力領域の圧力を検知可能な吐
   出圧力検知手段と、 前記吐出圧力検知手段からの吐出圧力情報が所定圧力値
   以上となった場合には、アクチュエータに対して出力す
   る指令信号を容量可変型圧縮機の吐出容量が小さくなる
   側に徐々に変更するとともに、同指令信号が所定信号値
   まで変更されて来た場合には、外部駆動源と駆動軸の間
   の動力伝達をクラッチ機構によって遮断する保護制御を
   行う制御手段とを備えた制御装置。
4. 【請求項４】 前記アクチュエータは、吐出容量可変機
   構を弁開度調節により制御する制御弁に備えられて同制
   御弁の弁開度調節に関与する請求項３に記載の制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記所定圧力値を第１所定値とし、制御
   手段は吐出圧力が第１所定値未満の状態から同第１所定
   値以上となった場合には、吐出圧力が第１所定値未満の
   第２所定値以下となるまで保護制御を継続する請求項１
   〜４のいずれかに記載の制御装置。
6. 【請求項６】 前記駆動軸の回転速度を検知可能な回転
   速度検知手段を備え、前記制御手段は回転速度検知手段
   からの回転速度情報に応じて、同回転速度が高ければ所
   定信号値を吐出容量が高められる側に、逆に回転速度が
   低ければ所定信号値を吐出容量が低められる側に設定変
   更する請求項１〜５のいずれかに記載の制御装置。