KR20010067281A

KR20010067281A - 공조장치

Info

Publication number: KR20010067281A
Application number: KR1020000057979A
Authority: KR
Inventors: 히로세다츠야; 가와구치마사히로; 요코마치나오야; 기무라가즈야; 오타마사키
Original assignee: 이시카와 타다시; 가부시키가이샤 도요다지도숏키 세이사쿠쇼
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2001-07-12
Also published as: JP3906432B2; CN1301943A; US6449971B1; DE60015061T2; EP1113235B1; KR100384101B1; BR0006295A; CN1144984C; EP1113235A1; DE60015061D1; JP2001182666A

Abstract

가변용량형 압축기를 공유하는 냉방회로와 난방회로 가운데, 어느 한쪽을 선택하여 사용하는 공조장치(공기조화장치)에 있어서의 난방기능이 항상 유효하게 작용되도록 한다.

전자(電磁)식 용량 제어밸브(43)는 토출실(132)의 토출압(Pd)과, 흡입실(131)의 흡입압(Ps)과의 차압(差壓)에 감응하여 가변용량형 압축기(25)의 토출용량을 제어한다. 용량 제어밸브(43)는 제어장치(59)의 여소자(勵消磁)제어를 받는다.

냉방 지령스위치(63)를 ON조작하면, 제어장치(59)는 전환밸브(29)를 소자상태로 하며, 용량 제어밸브(43)에 의한 토출용량의 제어를 수반한 냉방제어가 수행된다. 난방 지령스위치(64)를 ON조작하면, 제어장치(59)는 전환밸브(29)를 여자상태로 하며, 용량 제어밸브(43)에 의한 토출용량의 제어를 수반한 난방제어가 수행된다.

Description

공조장치{AIR CONDITIONER DEVICE}

본 발명은 냉매를 압축하여 토출시킴과 동시에, 제어압을 변경시켜 토출용량을 변경시키는 가변용량형 압축기 및 상기 가변용량형 압축기를 공유하는 냉방회로와 난방회로를 구비하며, 상기 냉방회로와 난방회로 가운데, 어느 한쪽을 선택하여 사용하는 공조장치에 관한 것이다.

이와 같은 종류의 공조장치가 일본국 특개평7-19630호 공보에 개시되어 있다. 즉, 냉방회로를 사용하고 있을 때에는 압축기로부터 토출된 냉매는 콘덴서(응축기), 팽창밸브 및 증발기를 경유하여 압축기로 환류한다. 난방회로를 사용하고 있을 때에는 압축기로부터 토출된 냉매는 제1바이패스 유로상의 감압장치 및 증발기를 경유하여 압축기로 환류한다. 냉방회로와 난방회로를 사용하는 전환은 전환밸브의 개폐동작에 의하여 행하여진다.

난방회로의 사용 시에는 콘덴서가 분리되기 때문에, 토출압은 압축기의 토출량과 바이패스 상의 감압장치의 유량과의 밸런스로 결정된다. 이 때문에, 냉방회로의 사용 시에 있어서의 압축기의 토출압보다 높은 상태로 되기 쉽다. 따라서, 난방회로의 사용 시에는 토출압이 이상고압이 되기 쉽다. 그래서, 상기 일본국 특개평7-19630호 공보의 종래장치에서는 냉방회로와 난방회로를 연락하는 제2 바이패스 유로상에 압력 릴리프밸브가 개재되어 있다. 난방회로의 사용 시에 토출압이 이상고압으로 되는 경우에는 압력 릴리프밸브가 열려서 냉매가 난방회로측으로부터 콘덴서측으로 방출되도록 되어 있다.

그러나, 난방회로의 사용 시에 토출압이 이상고압으로 될 때마다 냉매가 난방회로측으로부터 콘덴서측으로 방출되어 버리기 때문에, 난방회로측의 냉매가 감소되어 난방능력이 부족하게 된다. 또, 이와 같은 냉매의 방출은 압축기를 가동시켜서 고압으로 승압된 냉매를 콘덴서측으로 헛되게 방출하게 되는 것이 되어, 에너지의 효율에도 나쁘다.

냉방회로 및 난방회로에 공유되는 압축기로서 일본국 특개평11-180138호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 가변용량형 압축기, 즉 흡입압의 설정압(設定壓)을 조정할 수 있는 가변용량형 압축기를 사용한 경우, 공조장치가 난방기능을 발휘하지 못하게 되는 상황이 발생할 우려가 있다. 즉, 상기 특개평11-180138호 공보에 개시되는 가변용량형 압축기에 사용되는 용량 제어밸브는 상기 설정압을 내리게 할 정도로 토출용량을 감소시키도록 작용한다. 그 때문에, 냉매의 포화압력이 상기 설정압의 범위를 초과하여 저하할 정도로 외기의 온도가 저하하였을 때에는 토출용량을 증대시키지 못하며, 공조장치가 난방기능을 수행하지 못하게 된다.

본 발명은 가변용량형 압축기를 공유하는 냉방회로와 난방회로 가운데 어느 한쪽을 선택하여 사용하는 공조장치에 있어서의 난방기능이 항상 유효하고 효율적으로 작용할 수 있도록 하는 것을 제1의 목적으로 하며, 냉난방기능의 저하를 회피하는 것을 제2의 목적으로 한다.

도 1은 제1실시예를 나타내는 냉방회로 및 난방회로를 나타내는 회로도.

도 2는 가변용량형 압축기의 측단면도.

도 3은 냉방회로 및 난방회로를 나타내는 회로도.

도 4는 용량 제어밸브(43)의 단면도.

도 5는 냉난방 제어프로그램을 나타내는 흐름도.

도 6은 제2실시예를 나타내는 냉방회로 및 난방회로를 나타내는 회로도.

도 7은 용량 제어밸브(66)의 단면도.

도 8은 제3실시예를 나타내는 가변용량형 압축기의 측단면도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

111 ; 실린더보어 121 ; 제어압 실(制御壓室)

131 ; 흡입압 영역이 되는 흡입실 132 ; 토출압 영역이 되는 토출실

18 ; 회전축 20 ; 사판

22 ; 피스톤 25,57 ; 가변용량형 압축기

26 ; 냉방회로 27 ; 난방회로

41 ; 압력 공급통로 42 ; 방압(放壓)통로

43 ; 토출압과 흡입압의 차압에 의거하여 토출용량을 제어하는 용량 제어수단을 구성하는 용량 제어밸브

44 ; 차압규정용 구동력부여수단이 되는 솔레노이드부

52 ; 밸브체

59,59A ; 용량 제어수단을 구성함과 동시에, 구동력 제어수단이 되는 제어장치

66 ; 토출압과 제어압의 차압에 의거하여 토출용량을 제어하는 용량 제어수단을 구성하는 용량 제어밸브

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉매를 압축하여 토출함과 동시에, 제어압을 변경하여 토출용량을 변경하는 가변용량형 압축기 및 상기 가변용량형 압축기를 공유하는 냉방회로와 난방회로를 구비하며, 상기 냉방회로와 난방회로 가운데 어느 한쪽을 선택하여 사용하는 공조장치를 대상으로 하며, 청구항 1의 발명에서는 토출압 영역의 압력과 흡입압 영역의 압력의 차압, 또는 상기 토출압 영역의 압력과 상기 제어압과의 차압에 의거하여 상기 가변용량형 압축기에 있어서의 토출용량을 제어하는 용량 제어수단을 구비한 공조장치를 구성하며, 상기 냉방회로에서 냉매를 순환시킬 때의 상기 토출용량 및 상기 난방회로에서 냉매를 순환시킬 때의 상기 토출용량의 어느 것이나 상기 용량 제어수단에 의해서 제어하도록 한 것이다.

토출압 영역의 압력과 흡입압 영역의 압력과의 차압, 또는 상기 토출압 영역의 압력과 상기 제어압과의 차압에 의거한 토출용량의 제어는 극저온 시에 있어서도 토출용량을 증대시키는 제어를 가능하게 한다. 따라서, 공조장치는 극저온 시에있어서도 난방기능을 수행한다.

청구항 2의 발명에서는 청구항 1에 있어서, 상기 차압이 미리 설정된 차압을 상회하면 상기 토출용량을 감소시키도록 제어하는 상기 용량 제어수단을 구성하였다.

토출압 영역의 압력과 흡입압 영역의 압력과의 차압은 토출압의 상승에 따라서 크게 된다. 용량 제어수단이 토출압 영역의 압력과 흡입압 영역의 압력과의 차압에 의거하여 토출용량의 제어를 실행하는 경우, 상기 토출압 영역의 압력과 상기 흡입압 영역의 압력과의 차압이 미리 설정된 차압을 상회하면, 상기 용량 제어수단이 상기 토출용량을 감소시키도록 제어한다. 따라서, 토출압의 이상 승압이 방지된다.

토출압 영역의 압력과 제어압과의 차압은 토출압의 상승에 따라서 크게 된다. 용량 제어수단이 토출압 영역의 압력과 제어압과의 차압에 의거하여 토출용량의 제어를 실행하는 경우, 상기 토출압 영역의 압력과 상기 제어압과의 차압이 미리 설정된 차압을 상회하면, 상기 용량 제어수단이 상기 토출용량을 감소시키도록 제어한다. 따라서, 토출압의 비정상적 승압이 방지된다.

청구항 3의 발명에서는 청구항 1 및 청구항 2의 어느 한 항에 있어서, 상기 가변용량형 압축기는 회전축과 일체적으로 회전하도록, 또한 상기 회전축에 대하여 경사각이 가변으로 제어압실에 수용된 사판 및 상기 회전축의 둘레에 배열됨과 동시에, 상기 사판의 경사각에 대응하는 왕복동작을 행하는 복수의 피스톤을 구비하며, 상기 피스톤의 왕동 동작에 의해서 실린더보어로부터 토출실로 상기 냉매를 토출함과 동시에, 상기 피스톤의 복동 동작에 의해서 흡입실로부터 상기 실린더보어로 상기 냉매를 흡입하며, 상기 토출실로부터 압력 공급통로를 통해서 상기 제어압실로 냉매를 공급함과 동시에, 상기 제어압실로부터 방압통로를 통해서 상기 흡입실로 냉매를 방출시켜 상기 제어압실내의 압력을 제어하며, 상기 제어압실내의 압력의 제어에 의거하여 상기 사판의 경사각을 제어하는 압축기이며, 상기 용량 제어수단은 상기 압력 공급통로에 있어서의 냉매의 유량, 또는 상기 방압통로에 있어서의 냉매의 유량, 또는 상기 압력 공급통로 및 상기 방압통로의 양쪽의 냉매의 유량을 제어하는 상기 용량 제어수단을 구성하였다.

용량 제어수단은 압력 공급통로에 있어서의 냉매의 유량, 또는 방압통로에 있어서의 냉매의 유량, 또는 압력 공급통로 및 방압통로의 양쪽의 냉매의 유량을 제어하여 제어압실내의 압력을 제어한다. 토출용량을 증대시키는 경우에는 제어압실내의 압력의 강압(降壓)이 실행되며, 토출용량을 저감시키는 경우에는 제어압실내의 압력의 승압이 실행된다.

청구항 4의 발명에서는 청구항 3에 있어서, 상기 차압에 의거하여 상기 토출용량을 제어하는 상기 용량 제어수단을 구성하였다.

용량 제어수단이 토출압 영역의 압력과 흡입압 영역의 압력과의 차압에 의거하여 토출용량의 제어를 행하는 경우, 용량 제어수단은 토출실내의 압력과 흡입실내의 압력과의 차압에 의거하여, 압력 공급통로에 있어서의 냉매의 유량, 또는 방압통로에 있어서의 냉매의 유량을 제어하여 제어압실내의 압력을 제어한다. 용량 제어수단이 토출압 영역의 압력과 제어압과의 차압에 의거하여 토출용량의 제어를행하는 경우, 용량 제어수단은 토출실내의 압력과 제어압실내의 압력과의 차압에 의거하여, 압력 공급통로에 있어서의 냉매의 유량, 또는 방압통로에 있어서의 냉매의 유량을 제어하여 제어압실내의 압력을 제어한다.

청구항 5의 발명에서는 청구항 1 내지 청구항 4의 어느 한 항에 있어서, 상기 차압에 감응하여 밸브의 개방도를 조절하는 차압감응형 용량 제어밸브를 포함하는 상기 용량 제어수단을 구성하였다.

차압감응형의 용량 제어수단이 토출실내의 압력과 흡입실내의 압력과의 차압에 의거하여 토출용량의 제어를 행하는 경우, 차압감응형의 용량 제어밸브는 토출실내의 압력과 흡입실내의 압력과의 차압에 감응하여, 압력 공급통로에 있어서의 냉매의 유량, 또는 방압통로에 있어서의 냉매의 유량을 제어한다.

차압감응형의 용량 제어수단이 토출실내의 압력과 제어압실내의 압력과의 차압에 의거하여 토출용량의 제어를 행하는 경우, 차압감응형의 용량 제어밸브는 토출실내의 압력과 제어압실내의 압력과의 차압에 감응하여, 압력 공급통로에 있어서의 냉매의 유량, 또는 방압통로에 있어서의 냉매의 유량을 제어한다.

청구항 6의 발명에서는 청구항 5에 있어서, 상기 차압이 가해지는 밸브체와, 상기 차압을 규정하기 위해 상기 차압에 대항하도록 상기 밸브체에 구동력을 가하는 차압규정용 구동력부여수단을 구비한 상기 차압감응형의 용량 제어밸브를 구성하였다.

차압감응형의 용량 제어수단이 토출압 영역의 압력과 흡입압 영역의 압력과의 차압에 의거하여 토출용량의 제어를 행하는 경우, 차압규정용 구동력부여수단에의해서 밸브체에 가해지는 구동력과, 토출압 영역의 토출압과 흡입압 영역의 압력과의 차압이 밸브체를 통해서 대항하며, 상기 차압이 상기 구동력에 대응한 차압이 되도록 밸브의 개방도가 자율적으로 제어된다. 차압감응형의 용량 제어수단이 토출압 영역의 압력과 제어압과의 차압에 의거하여 토출용량의 제어를 행하는 경우, 차압규정용 구동력부여수단에 의해서 밸브체에 가해지는 구동력과, 토출압 영역의 토출압과 제어압과의 차압이 밸브체를 통해서 대항하며, 상기 차압이 상기 구동력에 대응한 차압이 되도록 밸브의 개방도가 자율적으로 제어된다.

청구항 7의 발명에서는 청구항 6에 있어서, 차압규정용 정보에 의거하여 상기 차압규정용 구동력 부여수단의 구동력을 제어하는 구동력 제어수단을 구비한 상기 용량 제어수단을 구성하였다.

구동력 제어수단은 차압규정용 정보에 의거하여 차압규정용 구동력 부여수단의 구동력을 결정하고, 차압규정용 구동력 부여수단은 구동력 제어수단에 의해서 결정된 구동력을 밸브체에 가한다.

(실시예)

이하, 차량에 탑재된 공조장치에 본 발명을 구체화한 제1의 실시예를 도 1∼도 5를 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 3은 가변용량형 압축기(25)를 공유하는 냉방회로(26) 및 난방회로(27)를 나타낸다, 냉방회로(26)는 가변용량형 압축기(25), 유로(28), 전자 3방 밸브형의 전환밸브(29), 유로(30), 응축기(31), 체크밸브(32), 팽창밸브(33), 유로(34) 및 증발기(35)로 이루어진다. 난방회로(27)는 가변용량형 압축기(25), 유로(28), 전환밸브(29), 유로(36), 교축(throttling), 유로(34) 및 증발기(35)로 이루어진다. 증발기(35)의 출구측에는 감온통(感溫筒)(38)이 설치되어 있다. 감온통(38)은 증발기(35)의 출구측의 온도에 대응한 압력을 팽창밸브(33)로 전달한다. 팽창밸브(33)의 밸브 개방도는 증발기(35)의 출구측의 온도에 대응하여 감온통(38)으로부터 전달되는 압력에 의거하여 제어된다.

전환밸브(29)가 도 1에 나타내는 제1의 전환상태에 있을 경우, 가변용량형 압축기(25)로부터 토출되는 냉매는 전환밸브(29), 응축기(31), 체크밸브(32), 팽창밸브(33) 및 증발기(35)를 경유하여 가변용량형 압축기(25)로 환류(還流)한다. 이와 같이 냉매가 냉방회로(26)를 순환하는 경우에는 증발기(35)에서는 차량의 실내를 냉각시키는 열 교환작용이 행하여진다. 전환밸브(29)가 도 3에 나타내는 제2의 전환상태에 있을 경우, 가변용량형 압축기(25)로부터 토출되는 냉매는 전환밸브(29), 교축(37) 및 증발기(35)를 경유하여 가변용량형 압축기(25)로 환류한다. 이와 같이 냉매가 난방회로(27)를 순환하는 경우에는 가변용량형 압축기(25)로부터 토출된 고온의 냉매가 직접 증발기(35)로 반송되며, 증발기(35)에서는 차량의 실내를 난방하는 열교환작용이 실행된다.

도 2는 가변용량형 압축기(25)의 내부구조를 나타낸다. 제어압실(121)을 형성하는 프론트하우징(12)과 실린더블록(11)에는 회전축(18)이 지지되어 있다. 회전축(18)은 차량엔진(E)으로부터 클러치를 통하지 않고 직접 회전구동력을 얻는다. 회전축(18)에는 회전지지체(19)가 고정장착되어 있음과 동시에, 사판(20)이 회전축(18)의 축방향으로 슬라이딩이 가능하고 또한 경사운동이 가능하게 지지되어있다. 사판(20)에 고정장착된 가이드핀(21)은 회전지지체(19)에 형성된 가이드구멍(191)에 슬라이딩이 가능하게 끼워 넣어지고 있다. 사판(20)은 가이드구멍(191)과 가이드핀(21)과의 연계에 의하여 회전축(18)의 축 방향으로 경사운동이 가능하고 또한 회전축(18)과 일체적으로 회전이 가능하다. 사판(20)의 경사운동은 가이드구멍(191)과 가이드핀(21)과의 슬라이딩 가이드관계 및 회전축(18)의 슬라이딩 지지작용에 의해 안내된다.

사판(20)의 전후에는 경사각 감소스프링(68)과 용량복귀 스프링(69)이 배치되어 있다. 경사각 감소스프링(68)은 회전지지체(19)와 사판(20)의 사이에 배치되어 있으며, 용량복귀 스프링(69)은 사판(20)과 회전축(18)상의 서클립(10)과의 사이에 배치되어 있다.

실린더블록(11)에 있어서 회전축(18)의 둘레에는 복수의 실린더보어(111)(도면에는 하나만 표시)가 배열되어 있다. 각 실린더보어(111)에는 피스톤(22)이 수용되어 있다. 회전축(18)과 일체적으로 회전하는 사판(20)의 회전운동은 슈(39)를 통해서 피스톤(22)의 전후왕복운동으로 변환되어, 피스톤(22)이 실린더보어(111)내를 전후운동한다. 리어하우징(13)내에는 흡입실(131) 및 토출실(132)이 구획 형성되어 있다. 흡입압 영역이 되는 흡입실(131)내의 냉매는 피스톤(22)의 복동 동작(도2에 있어서 우측에서 좌측으로의 이동)에 의해 밸브플레이트(14)상의 흡입포트(141)로부터 밸브형성 플레이트(15)상의 흡입밸브(151)를 밀어 제치고 실린더보어(111)내로 유입한다. 실린더보어(111)내로 유입한 냉매는 피스톤(22)의 왕동 동작(도2에 있어서 좌측에서 우측으로의 이동)에 의해 밸브플레이트(14)상의 토출포트(142)로부터 밸브형성 플레이트(16)상의 토출밸브(161)를 밀어 제치고 토출압 영역이 되는 토출실(132)로 토출된다. 토출밸브(161)는 리테이너형성 플레이트(17)상의 리테이너(171)에 맞접하여 개방도가 규제된다. 토출실(132)은 토출통로(24)를 통해서 유로(28)에 접속되어 있으며, 흡입실(131)은 흡입통로(23)를 통해서 유로(34)에 접속되어 있다.

토출통로(24)상에는 토출 개폐밸브(40)가 개재되어 있다. 토출 개폐밸브(40)의 통형상의 밸브체(401)는 밸브구멍(241)을 닫는 방향으로 압축스프링(402)에 의해 가세되어 있으며, 체크밸브로서 작용한다.

밸브체(401)가 도2에 나타내는 위치에 있을 때에는 토출실(132)내의 냉매가 밸브구멍(241), 우회로(242), 통구(通口)(403) 및 밸브체(401)의 통내를 경유하여 유로(28)로 유출한다. 밸브체(401)가 밸브구멍(241)을 닫고 있을 때에는 토출실(132)내의 냉매가 유로(28)로 유출되는 일은 없다.

토출실(132)과 제어압실(121)을 접속시키는 압력 공급통로(411),(412)는 토출실(132)내의 냉매를 제어압실(121)로 반송한다. 제어압실(121)내의 냉매는 제어압실(121)과 흡입실(131)을 접속시키는 방압통로(42)를 통해서 흡입실(131)로 유출한다.

압력 공급통로(411),(412)사이에는 전자식 용량 제어밸브(43)가 개재되어 있다. 도 4는 용량 제어밸브(43)의 내부구조를 나타낸다. 용량 제어밸브(43)는 솔레노이드부(44)와 밸브부(44)로 이루어진다. 솔레노이드부(44)는 하우징(46)과, 하우징(46)에 수용된 코일(47)과, 통 형상의 고정철심(48)과, 통 형상의 가동철심(49)과, 고정철심(48)으로부터 이간하는 방향으로 가동철심(49)을 가세하는 압축스프링(50)으로 이루어진다. 가동철심(49)은 압축스프링(50)의 수용실(46)과는 반대측에 감압실(462)을 구획 형성하고 있다. 코일(47)로 통전하게 되면, 가동철심(49)을 고정철심(48)측으로 가세하는 전자력(電磁力)이 발생한다. 밸브(45)는 하우징(51)과, 하우징(51)내에 수용된 로드형상의 밸브체(52)와, 하우징(51)에 고정 장착된 냉매 도입통(53)과, 냉매 도입통(53)으로부터 이간하는 방향으로 밸브좌(54)를 통해서 밸브체(52)를 가세하는 압축스프링(55)으로 이루어진다.

냉매 도입통(53)에는 밸브구멍(531)이 형성되어 있으며, 밸브체(52)는 밸브구멍(531)을 개폐한다. 냉매 도입통(53)에는 도입로(532)가 형성되어 있다. 도입로(532)는 밸브구멍(531)에 연이어 통하고 있다. 토출실(132)은 압력 공급통로(411) 및 도입로(532)를 통해서 밸브구멍(531)에 연이어 통하고 있다. 즉, 밸브구멍(531)에는 토출실(132)내의 압력(토출압)이 파급하며, 밸브체(52)는 밸브구멍(531)부근의 압력에 의해서 밸브구멍(531)을 개방하는 방향으로 가세된다. 밸브체(52)의 단면(521)부근은 실질적으로 토출압(이하, Pd라고 표시한다)에 상당하는 분위기이며, 단면(521)에는 토출압(Pd)이 가해져 있다. 하우징(511)에는 도출로(511)가 형성되어 있다. 도출로(511)는 밸브구멍(531)에 접속되어 있다. 제어압실(121)은 압력 공급통로(412) 및 도출로(511)를 통해서 밸브구멍(531)에 접속하고 있다.

하우징(51)에는 압력 도입로(512)가 형성되어 있다. 압력 도입로(512)는 고정철심(48)의 통내의 삽입관통구멍(481), 수용실(461), 가동철심(49)에 형성된 통구(491)를 통해서 감압실(462)에 연이어 통하고 있다. 흡입실(131)은 통로(56)(도2에 도시됨), 압력 도입로(512), 고정철심(48)의 통내의 삽입관통구멍(481), 수용실(461) 및 통구(491)를 통해서 감압실(462)에 연이어 통하고 있다. 즉, 감압실(462)에는 흡입실(131)내의 압력(흡입압)이 파급한다. 로드형상의 밸브체(52)는 고정철심(48)의 통내의 삽입관통구멍(481)을 관통하여 가동철심(49)까지 도달하고 있다. 밸브체(52)의 하단의 소경부(522)는 가동철심(49)을 관통하여 감압실(462)로 돌출되어 있다. 감압실(462)내의 흡입압(이하, Ps로 표시함)은 밸브구멍(531)을 닫는 방향으로 밸브체(52)를 가세한다.

밸브체(52)의 단면(521)에 가해지는 토출압(Pd)과, 밸브체(52)의 단면(532)과 밸브체(52)의 단차면(段差面)(524)에 가해지는 흡입압(Ps)은 밸브체(52)를 통해서 대항한다. 소경부(522)의 단면(523)의 면적과, 단차면(542)의 면적의 합은 단면(521)의 면적과 동등하게 하고 있다. 따라서, 밸브체(52)를 통해서 대항하는 토출압(Pd)과 흡입압(Ps)에 의한 밸브체(52)를 통한 차압△Pds는 실질적으로 △Pds=(단면(521)의 면적)x(Pd-Ps)가 된다. 토출압(Pd)은 흡입압(Ps)보다 크기 때문에, 차압△Pds는 밸브구멍(531)을 개방하는 방향으로 밸브체(52)를 가세한다. 코일(47)로의 통전, 즉 솔레노이드부(44)의 여자에 의해 발생하는 전자력은 차압△Pds와 압축스프링(50),(55)의 스프링력을 합한 힘에 대항한다. 솔레노이드부(44)는 차압△Pds에 대항하도록 밸브체(52)에 구동력을 가하는 차압규정용 구동력부여수단이 된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 용량 제어밸브(43)는 구동회로(58)를 통해서 제어장치(59)의 여자 및 소자의 제어를 받는다. 용량 제어밸브(43) 및 제어장치(59)는 용량 제어수단을 구성한다. 코일(47)로의 통전은 듀티 비 제어에 의거한 펄스상태의 구동전류의 공급에 의한다. 상기 전자구동력은 듀티 비에 의해서 결정되며, 듀티 비가 클수록 상기 전자구동력이 크게 된다.

듀티 비가 증대되면 전자구동력이 크게 되며, 용량 제어밸브(43)에 있어서의 밸브의 개방도가 감소한다. 밸브의 개방도가 감소하게 되면, 토출실(132)로부터 제어압실(121)로의 냉매의 공급량이 감소한다. 제어압실(121)내의 냉매는 방압통로(42)를 통해서 흡입실(131)로 유출되고 있기 때문에, 제어압실(121)내의 압력(이하, 제어압(Pc)으로 표시한다)이 강하한다. 따라서, 사판(20)의 경사각이 증대하여 토출용량이 증대한다. 유로(30)상에는 감압작용을 일으키는 팽창밸브(33)가 있으며, 유로(36)상에는 감압작용을 일으키는 교축(37)이 있다. 이 때문에, 토출용량이 증대하면 토출압(Pd)이 승압하며, 차압 △Pds가 크게 된다. 듀티 비가 저감되면 전자구동력이 작아져서 용량 제어밸브(43)에 있어서의 밸브의 개방도가 증대된다. 밸브의 개방도가 증대하면, 토출실(132)로부터 제어압실(121)로의 냉매의 공급량이 증가하여, 제어압실(121)내의 제어압(Pc)이 승압된다. 따라서, 사판(20)의 경사각이 감소하여 토출용량이 감소한다. 토출용량이 감소하면 토출압(Pd)이 강압되며, 차압△Pds가 작아진다. 즉, 용량 제어밸브(43)는 듀티 비에 따른 차압△Pds를 자율적으로 일어나게 하는 제어를 실행한다.

듀티 비가 영(0), 즉 공급전류가 영(0)으로 되면 용량 제어밸브(43)에 있어서의 밸브의 개방도가 최대로 되며, 사판(20)의 경사각이 최소로 된다. 사판 경사각이 최소상태에 있어서의 토출압(Pd)은 낮고, 이때의 토출통로(24)에 있어서의 토출 개폐밸브(40)의 상류측의 압력이 토출 개폐밸브(40)의 하류측의 압력과 압축스프링(402)의 스프링력의 합을 하회하도록 압축스프링(402)의 스프링력이 설정되어 있다. 따라서, 사판(20)의 경사각이 최소가 되었을 때에는 밸브체(401)가 밸브구멍(241)을 닫고, 냉방회로(26) 또는 난방회로(27)에 있어서의 냉매의 순환이 정지한다.

사판(20)의 최소경사각은 제어압(Pc)에 의한 모멘트가 경사각 감소방향으로 거의 최대화한 상태에 있어서의 경사각 감소스프링(68)과 용량복귀스프링(69)과의 가세력의 밸런스를 지배적 요인으로 하여 결정된다. 실린더보어(111)로부터 토출실(132)로 토출된 냉매는 압력 공급통로(411), (412)를 통과하여 제어압실(121)로 유입한다. 제어압실(121)내의 냉매는 방압통로(42)를 통과하여 흡입실(131)로 유출되며, 흡입실(131)내의 냉매는 실린더보어(111)내로 흡입되어 토출실(132)로 토출된다. 즉, 사판의 경사각이 최소상태에서는 토출압 영역인 토출실(132), 압력 공급통로(411),(412), 제어압실(121), 방압통로(42), 흡입압 영역인 흡입실(131), 실린더보어(111)를 경유하는 순환통로가 압축기내에 형성되어 있다. 그리고, 토출실(132), 제어압실(121) 및 흡입실(131)의 사이에서는 압력의 차이가 발생하고 있다. 따라서, 냉매가 상기 순환통로를 순환하고, 냉매와 함께 유동하는 윤활유가 압축기내를 윤활시킨다.

전환밸브(29)는 구동회로(60)를 통해서 제어장치(59)의 여자 및 소자의 제어를 받는다. 제어장치(59)에는 목표온도 설정기(61) 및 실온검출기(62)가 신호 접속되어 있다. 실온검출기(62)는 차량의 차실 내의 온도를 검출한다. 제어장치(59)는 목표온도 설정기(61)에 의해서 설정된 목표온도(To) 및 실온검출기(62)에 의해 검출된 검출온도(Tx)를 파악한다. 또, 제어장치(59)에는 냉방스위치(63), 난방스위치(64) 및 정지 지령스위치(65)가 신호 접속되어 있다.

제어장치(59)는 도 5에 흐름도로 나타내는 냉난방 제어프로그램을 수행한다. 이 경우, 토출압(Pd)이 이상고온이 되지 않는 범위에서 안전을 예견하고 가급적 크게 설정한 차압△Pdsm을 일으키는 듀티 비의 최대치(Rm)가 제어장치(59)에 입력 설정되어 있다.

냉방 지령스위치(63)를 ON조작하면, 제어장치(59)는 전환밸브(29)의 소자를 지령하며, 전환밸브(29)는 도 1에 나타내는 제1의 전환상태로 유지된다. 이어서, 제어장치(59)는 용량 제어밸브(43)의 여자 및 소자제어에 의거한 냉방제어를 수행한다. 제어장치(59)는 검출온도(Tx)를 목표온도(To)로 수속시키도록 용량 제어밸브(43)를 여소자제어 한다. 검출온도(Tx)가 목표온도(To)를 상회하는 경우에는 제어장치(59)는 듀티 비가 증대하여 차압△Pds를 증대시킨다. 차압△Pds의 증대는 토출용량의 증대에 의해서 일으켜지며, 증발기(35)에 있어서의 열 교환량이 증대한다. 따라서, 차량의 차실 내의 온도가 하강한다. 검출온도(Tx)가 목표온도(To)를 하회하는 경우에는 제어장치(59)는 듀티 비를 감소시키거나, 혹은 영(0)으로 하여 차압△Pds를 감소시킨다. 차압△Pds의 감소는 토출용량의 감소에 의해 일어나며, 증발기(35)에 있어서의 열 교환이 감소한다. 따라서, 차량의 차실 내의 온도가 상승한다.

제어장치(59)가 냉방제어를 수행하는 중에 정지 지령스위치(65)를 ON조작하면, 제어장치(59)는 용량 제어밸브(43)에로의 통전을 정지하여 냉방제어를 정지시킨다.

난방 지령스위치(64)를 ON조작하면, 제어장치(59)는 전환밸브(29)의 여자를 지령하며, 전황밸브(29)는 도 3에 나타내는 제2의 전환상태로 유지된다. 이어서, 제어장치는 용량 제어밸브(43)의 여 소자제어에 의한 난방제어를 수행한다. 제어장치(59)는 듀티 비를 최대치(Rm)로 고정시킨 상태로 용량 제어밸브(43)를 여자 및 소자제어 한다. 차압△Pds가 설정된 차압△Pdsm을 상회하게 되면, 용량 제어밸브(43)의 밸브 개방도가 증대하고, 사판(20)의 경사각이 감소한다. 따라서, 토출용량이 감소하며, 토출압(Pd)이 강압된다. 토출압(Pd)의 강압은 차압△Pds의 저감을 일으켜, 용량 제어밸브(43)에 있어서의 밸브의 개방도가 작아진다. 차압△Pds가 설정된 차압△Pdsm을 하회하게 되면, 용량 제어밸브(43)의 밸브 개방도가 감소하고, 사판(20)의 경사각이 증대한다. 따라서, 토출용량이 증대하며, 토출압(Pd)이 승압된다. 토출압(Pd)의 승압은 차압△Pds의 저감을 일으켜, 용량 제어밸브(43)에 있어서의 밸브의 개방도가 크게된다. 즉 용량 제어밸브(43)는 차압△Pds가 차압△Pdsm에 수속되도록 자율적으로 밸브의 개방도를 제어한다.

제어장치(59)가 난방 제어를 수행하는 중에 정지 지령스위치(65)를 ON조작하면, 제어장치(59)는 용량 제어밸브(43)에로의 통전을 정지하여 난방제어를 정지시킨다.

이상과 같은 냉난방제어를 행하는 제어장치(59)는 검출온도(Tx),목표온도(To) 등의 차압규정용 정보에 의거하여 상기 차압규정용 구동력부여수단의 구동력을 제어하는 구동력 제어수단이 된다.

제1의 실시예에서는 다음과 같은 효과를 얻는다.

(1) 제어장치(59)와 함께 용량 제어수단을 구성하는 용량 제어밸브(43)는 토출압(Pd)과 흡입압(Ps)과의 차압△Pds에 감응하여 가변용량형 압축기(25)에 있어서의 토출용량을 제어한다. 냉방회로(26)의 사용 시, 즉 냉방회로(26)에서 냉매를 순환시킬 때의 토출용량, 및 난방회로(27)의 사용 시, 즉 난방회로(27)에서 냉매를 순환시킬 때의 토출용량의 어느 것이나, 차압감응형의 용량 제어밸브(43)에 의해 제어된다. 토출압 영역인 토출실(132)내의 토출압(Pd)과, 흡입압 영역인 흡입실(131)내의 흡입압(Ps)과의 차압△Pds에 의거한 토출용량의 제어는 일본국 특개평11-180138호 공보에 개시된바와 같은 흡입압(Ps)의 제어에 의한 토출용량의 제어와는 달리 흡입압(Ps)을 제어하는 형식이 아니다. 흡입압(Ps)의 제어에 의해 토출용량을 제어하는 형식에 있어서는 냉매의 포화압력이 설정 흡입압력의 범위를 넘어서 저하할 만큼 외기의 온도가 저하하였을 때에는 토출용량을 증대시킬 수 없으며, 공조장치가 난방기능을 수행하지 못하게 된다. 토출압(Pd)과 흡입압(Ps)과의 차압△Pds에 의한 토출용량의 제어는 극 저온 시에 있어서도 토출용량을 증대시키는 제어를 가능하게 한다. 따라서, 본 실시예에 있어서의 공조장치는 극 저온 시에 있어서도 난방기능을 확실하게 수행한다.

(2) 용량 제어밸브(43)는 토출압(Pd)과 흡입압(Ps)과의 차압△Pds가 미리 설정된 차압△Pdsm을 상회하게 되면 토출용량을 감소시키도록 작용을 한다.흡입압(Ps)의 압력변동은 토출압(Pd)의 압력변동에 비해서 작다. 따라서, 차압△Pds를 상기한바와 같이 적정하게 설정하면, 토출압(Pd)과 흡입압(Ps)과의 차압△Pds가 미리 설정된 차압△Pdsm을 크게 상회하는 일이 없으며, 토출압(Pd)의 비정상적 승압이 방지된다. 본 실시예에서는 냉방회로(26)의 사용 시 및 난방회로(27)의 사용 시의 어느 경우에 있어서도, 토출압(Pd)의 이상승압을 방지하는 토출용량의 제어가 실행된다.

(3) 냉방제어를 실행하고 있을 때에는 냉매는 냉방회로(26)만을 순환하며, 난방제어를 실행하고 있을 때에는 냉매는 난방회로만(27)만을 순환한다. 즉, 가변용량형 압축기(25)를 작동시켜 고압으로 승압된 냉매를 사용하지 않는 회로측으로 쓸모 없이 방출시키지 않으며, 에너지효율의 저하에 의한 냉방기능의 저하를 방지할 수 있다.

(4) 냉방회로(26)의 사용 시 및 난방회로(27)의 사용 시의 어느 경우에 있어서도 단일의 용량 제어밸브(43)에 의해 토출용량의 제어를 행하는 구성은 가변용량형 압축기(25)의 기구의 간소화를 가져올 수 있으며, 가변용량형 압축기(25)의 대형화를 회피하는데 기여한다.

다음에, 도 6 및 도 7의 제2의 실시예를 설명한다. 제1의 실시예와 동일한 구성부에는 동일한 부호를 사용한다.

본 실시예에 있어서의 가변용량형 압축기(25)는 통로(56)가 없는 것이 제1의 실시예에 있어서의 가변용량형 압축기(25)와 다르다. 제2의 실시예에 사용되는 용량 제어밸브(66)에서는 도출로(511)가 고정철심(48)의 통내의 삽입관통구멍(481),수용실(461) 및 통구(491)를 통해서 감응실(462)에 연이어 통하고 있다. 감응실(462)에는 제어압실(121)내의 제어압(Pc)이 파급되어 있으며, 토출압(Pd)과 제어압(Pc)이 밸브체(52)를 통해서 대항한다. 밸브체(52)를 통해서 대항하는 토출압(Pd)과 제어압(Pc)에 의한 밸브체(52)를 통한 차압△Pdc는 실질적으로 △Pdc=(단면(521)의 면적)x(Pd-Pc)가 된다. 토출압(Pd)은 제어압(Pc)보다 크기 때문에, 차압△Pdc는 밸브구멍(531)을 개방하는 방향으로 밸브체(52)를 가세한다. 코일(47)에로의 통전, 즉 솔레노이드부(44)의 여자에 의해서 발생하는 전자력은 차압△Pdc와 압축스프링(50),(55)의 스프링력을 합친 힘에 대항한다.

제어장치(59)는 듀티 비 제어에 의거하는 펄스상태의 구동전류를 코일(47)에 공급하는 것에 의하여 용량 제어밸브(66)를 여 소자 제어한다.

제어장치(59) 및 용량 제어밸브(66)는 토출압(Pd)과 제어압(Pc)과의 차압△Pdc에 의하여 토출용량을 제어하는 용량 제어수단을 구성한다. 솔레노이드부(44)는 차압△Pdc에 대항하도록 밸브체(52)에 구동력을 가하는 차압규정용 구동력부여수단을 구성한다.

사판(20)의 경사각 제어는 흡입압(Ps)과 제어압(Pc)과의 피스톤(22)을 통한 차압에 의거하여 행하여지고 있는바, 흡입압(Ps)의 압력치와 제어압(Pc)의 압력치와의 차이는 작다. 즉, 차압△Pdc와 차압△Pds에 큰 차이는 없으며, 차압△Pdc에 의거한 토출용량의 제어는 차압△Pds에 의거하는 토출용량의 제어와 동일하게 행할 수 있다. 제어장치(59)는 도 5의 흐름도에서 나타내는 냉난방 제어프로그램을 수행하며, 냉방회로(26)의 사용시의 토출용량, 및 난방회로(27)사용시의 토출용량 어느것이나, 차압감응형 용량 제어밸브(66)에 의해서 제어된다. 따라서, 토출압(Pd)과 제어압(Pc)과의 차압△Pdc에 감응하는 용량 제어밸브(66)를 사용한 제2의 실시예에서는 제1의 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음에, 도 8의 제3의 실시예를 설명한다. 제1의 실시예와 동일한 구성부에는 동일한 부호를 사용한다.

본 실시예의 가변용량형 압축기(57)는 회전축(18)이 전자클러치(67)를 통해서 차량엔진(E)으로부터 회전구동력을 얻는다는 것, 및 토출통로(24)상에 토출 개폐밸브(40)가 없다는 것이 제1의 실시예에 있어서의 가변용량형 압축기(25)와 다르다. 제어장치(59A)는 냉방 지령스위치(63)또는 난방 지령스위치(64)의 ON조작에 의하여 전환밸브(29)를 제1의 전환상태 또는 제2의 전환상태로 한 후, 전자클러치(67)를 여자하고 나서 제1의 실시예와 동일한 냉난방 제어프로그램을 수행한다.

이 실시예에 있어서도, 제1의 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에서는 다음과 같은 실시예도 가능하다.

(1) 난방회로(27)사용 시에 있어서, 냉방회로(26)사용시의 토출용량의 제어와 동일하게, 목표온도(To), 검출온도(Tx)등의 차압규정용 정보에 의하여 토출용량의 제어를 행하는 것.

(2) 토출실(132)로부터 전환밸브(29)에 이르는 토출압 영역의 임의의 위치에 있어서의 토출압(Pd)과, 증발기(35)로부터 흡입실(131)에 이르는 흡입압 영역의 임의의 위치에 있어서의 흡입압(Ps)과의 차압에 의거하여 토출용량을 제어하는 것.

(3) 제어압실(121)로부터 흡입압 영역으로 유출하는 냉매의 양을 차압감응형 용량 제어밸브에 의해서 제어하여 토출용량을 제어하는 것.

이상 상세히 설명한바와 같이, 토출압 영역의 압력과 흡입압 영역의 압력과의 차압, 또는 상기 토출압 영역의 압력과 제어압과의 차압에 의거하여 토출용량을 제어하는 용량 제어수단에 의해서, 냉방회로에서 냉매를 순환시킬 때의 토출용량, 및 난방회로에서 냉매를 순환시킬 때의 토출용량의 어느 것이나 제어할 수 있도록 한 본 발명에서는 가변용량형 압축기를 공유하는 냉방회로와 난방회로 가운데 어느 한쪽을 선택하여 사용하는 공조장치에 있어서의 난방기능이 항상 유효하게 작용하는 우수한 효과를 발휘한다.

또한, 토출압 영역의 압력과 흡입압 영역의 압력과의 차압, 또는 상기 토출압 영역의 압력과 상기 제어압과의 차압이 미리 설정된 차압을 상회하게 되면 토출용량을 감소시키도록 제어하는 본 발명에서는 냉난방기능의 저하를 회피할 수 있는 우수한 효과를 발휘한다.

Claims

냉매를 압축하여 토출함과 동시에, 제어압을 변경하여 토출용량을 변경하는 가변용량형 압축기(25) 및 상기 가변용량형 압축기(25)를 공유하는 냉방회로(26)와 난방회로(27)를 구비하며, 상기 냉방회로(26)와 난방회로(27)가운데, 어느 한쪽을 선택하여 사용하는 공조장치에 있어서,

토출압 영역(132)의 압력과 흡입압 영역(131)의 압력의 차압, 또는 상기 토출압 영역(132)의 압력과 상기 제어압(121)과의 차압에 의거하여 상기 가변용량형 압축기(25)에 있어서의 토출용량을 제어하는 용량 제어수단(43),(59)을 구비하며,

상기 냉방회로(26)에서 냉매를 순환시킬 때의 상기 토출용량 및 상기 난방회로(27)에서 냉매를 순환시킬 때의 상기 토출용량의 어느 것이나 상기 용량 제어수단(43),(59)에 의해서 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 공조장치.
제1항에 있어서,

상기 용량 제어수단(43),(59)은 상기 차압이 미리 설정된 차압을 상회하게 되면 상기 토출용량을 감소시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
제1항 및 제2항의 어느 한 항에 있어서,

상기 가변용량형 압축기(25)는 회전축(18)과 일체적으로 회전하도록, 또한 상기 회전축(18)에 대하여 경사각이 가변으로 제어압실(121)에 수용된 사판(20) 및상기 회전축(18)의 둘레에 배열됨과 동시에, 상기 사판(20)의 경사각에 대응하는 왕복동작을 행하는 복수의 피스톤(22)을 구비하며, 상기 피스톤(22)의 왕동 동작에 의해서 실린더보어(111)로부터 토출실(132)로 상기 냉매를 토출함과 동시에, 상기 피스톤(22)의 복동 동작에 의해서 흡입실(131)로부터 상기 실린더보어(111)로 상기 냉매를 흡입하며, 상기 토출실(132)로부터 압력 공급통로(41)를 통해서 상기 제어압실(121)로 냉매를 공급함과 동시에, 상기 제어압실(121)로부터 방압통로(42)를 통해서 상기 흡입실(131)로 냉매를 방출시켜 상기 제어압실(121)내의 압력을 제어하며, 상기 제어압실(121)내의 압력의 제어에 의거하여 상기 사판(20)의 경사각을 제어하는 압축기이며, 상기 용량 제어수단(43),(59)은 상기 압력 공급통로(41)에 있어서의 냉매의 유량, 또는 상기 방압통로(42)에 있어서의 냉매의 유량, 또는 상기 압력 공급통로(41) 및 상기 방압통로(42)의 양쪽의 냉매유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
제3항에 있어서,

상기 용량 제어수단(43),(59)은 상기 차압에 의거하여 상기 토출용량을 제어하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서,

상기 용량 제어수단(43),(59)은 상기 차압에 감응하여 밸브의 개방도를 조절하는 차압감응형의 용량 제어밸브(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
제5항에 있어서,

상기 차압감응형의 용량 제어밸브(43)는 상기 차압이 가해지는 밸브체(52)와, 상기 차압을 규정하기 위해 상기 차압에 대항하도록 상기 밸브체(52)에 구동력을 가하는 차압규정용 구동력부여수단(44)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공조장치.
제6항에 있어서,

상기 용량 제어수단(43),(59)은 차압규정용 정보에 의거하여 상기 차압규정용 구동력부여수단(44)의 구동력을 제어하는 구동력제어수단(59)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 공조장치.