JP2001073941A

JP2001073941A - 空調装置および容量可変型圧縮機の制御方法

Info

Publication number: JP2001073941A
Application number: JP26367799A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Kurakake; 浩隆倉掛; Masanori Sonobe; 正法園部; Tomoji Taruya; 知二樽谷; Masaki Ota; 太田　　雅樹; Masahiro Kawaguchi; 真広川口; Kenji Takenaka; 健二竹中; Yoichiro Kashiwagi; 陽一郎柏木; Taiji Odate; 泰治大立; Kazuhito Miyagawa; 和仁宮川; Yasushi Yamanaka; 康司山中
Original assignee: Denso Corp; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Denso Corp
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2001-03-21
Anticipated expiration: 2019-09-17
Also published as: KR20010015213A; EP1066997A2; CN1131968C; BR0002652A; EP1066997B1; DE60031741D1; US6393849B1; EP1066997A3; JP3626643B2; CN1282860A; KR100356570B1; DE60031741T2

Abstract

(57)【要約】【課題】容量可変型圧縮機で、室温の安定維持を図るた
めの通常の吐出容量制御と、非常時における緊急避難的
な吐出容量の迅速な低下とを両立させる。【解決手段】負荷トルク検出器６０は、圧縮動作の反作
用として圧縮機に発生する負荷トルクを検出する。制御
装置７０は、温度設定器７３での設定温度と温度センサ
７４の検出温度との比較結果に基づいて負荷トルク目標
値を演算する。そして、通常時には実測負荷トルクを前
記目標値に近づけるべく、制御弁４０のソレノイドコイ
ル５４への通電をフィードバック制御することで圧縮機
の吐出容量を調節する。他方、駆動源の負担減のために
圧縮機負荷トルクの一時的な低減が求められる非常時に
は、前記フィードバック制御を中断して吐出容量が最小
化する方向にソレノイドコイル５４への通電を制御す
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、凝縮器、減圧装
置、蒸発器及び容量可変型圧縮機からなる冷媒循環回路
を備えた空調装置に関する。特に車輌用空調装置に組み
込まれる容量可変型圧縮機における吐出容量の制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に車輌用空調装置の冷房回路は、凝
縮器、膨張弁（減圧装置）、蒸発器（エバポレータ）及
び圧縮機を備えている。圧縮機は蒸発器からの冷媒ガス
を吸入して圧縮し、その圧縮ガスを凝縮器に向けて吐出
する。蒸発器は冷房回路を流れる冷媒と車室内空気との
熱交換を行う。熱負荷又は冷房負荷の大きさに応じて、
蒸発器周辺を通過する空気の熱量が蒸発器を流れる冷媒
に伝達されるため、蒸発器の出口又は下流側での冷媒ガ
ス圧力は冷房負荷の大きさを反映する。車載用の圧縮機
として広く採用されている容量可変型斜板式圧縮機に
は、蒸発器の出口圧力（吸入圧Ｐｓという）を所定の目
標値（設定圧という）に維持すべく動作する容量制御機
構が組み込まれている。容量制御機構は、冷房負荷の大
きさに見合った吐出容量となるように吸入圧Ｐｓを制御
指標として圧縮機の吐出容量つまり斜板角度をフィード
バック制御する。かかる容量制御機構の典型例は、内部
制御弁と呼ばれる容量制御弁である。内部制御弁ではベ
ローズやダイヤフラム等の感圧部材で吸入圧Ｐｓを感知
し、感圧部材の変位動作を弁体の位置決めに利用して弁
開度調節を行うことにより、斜板室（クランク室ともい
う）の圧力を調節して斜板角度を決めている。

【０００３】また、単一の設定圧しか持ち得ない単純な
内部制御弁では細やかな空調制御要求に対応できないた
め、外部からの電気制御によって設定圧を変更可能な設
定圧可変弁も存在する。設定圧可変弁は例えば、前述の
内部制御弁に電磁ソレノイド等の電気的に付勢力調節可
能なアクチュエータを付加し、内部制御弁の設定圧を決
めている感圧部材に作用する機械的バネ力を外部制御に
よって増減変更することにより、設定圧の変更を実現す
るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】車載用圧縮機は一般に
車輌エンジンから動力供給を受けて運転される。圧縮機
はエンジン動力（又はトルク）を最も消費する補機の一
つであり、エンジンにとって大きな負荷であることは間
違いない。それ故、車輌用空調装置は、車輌の加速時や
登坂走行時などエンジン動力を車輌の前進駆動に極力振
り向けたい非常時には、圧縮機の吐出容量を最小化する
ことで圧縮機に由来するエンジン負荷を低減するような
制御（一時的な負荷低減措置としてのカット制御）を行
うようにプログラムされている。前述の設定圧可変弁付
き容量可変型圧縮機を用いた空調装置では、設定圧を通
常の設定吸入圧よりも高い値に変更することで現吸入圧
を新設定圧に比して低い値とすることにより、圧縮機の
吐出容量を最小化する方向に誘導して実質的なカット制
御を実現している。

【０００５】ところが、設定圧可変弁付きの容量可変型
圧縮機の動作を詳細に解析したところ、吸入圧Ｐｓを指
標としたフィードバック制御を介在させる限り、目論見
通りのカット制御（つまりエンジン負荷低減）が常に実
現するわけではないということが判明した。

【０００６】図１１のグラフは、吸入圧Ｐｓと圧縮機の
吐出容量Ｖｃとの相関関係を概念的に表したものであ
る。このグラフから分かるように、吸入圧Ｐｓと吐出容
量Ｖｃとの相関曲線（特性線）は一種類ではなく、蒸発
器での熱負荷の大きさに応じて複数の相関曲線が存在す
る。このため、ある圧力Ｐｓ１をフィードバック制御の
目標値たる設定圧Ｐｓｅｔとして与えたとしても、熱負
荷の状況によって制御弁の自律動作によって実現される
実際の吐出容量には一定幅（例えばΔＶｃ）のばらつき
が生じてしまう。例えば蒸発器の熱負荷が過大な場合に
は、設定圧Ｐｓｅｔを十分に高くしたつもりでも、実際
の吐出容量Ｖｃはエンジンの負荷を低減するところまで
落ちきらないという事態が生じ得る。つまり、Ｐｓに依
拠した制御では、単に設定圧Ｐｓｅｔを高い値に設定変
更しても、蒸発器での熱負荷の変化が追従してこなけれ
ば、即座に吐出容量を落とせないというジレンマがあ
る。

【０００７】蒸発器での熱負荷を反映する吸入圧Ｐｓに
基づいて容量可変型圧縮機の吐出容量を調節する制御手
法は、車外の寒暖の変化にかかわらず、人間の快適感を
左右する室温の安定維持を図るという空調装置本来の目
的を実現する上では極めて妥当な制御手法であった。し
かし、上記カット制御にみられるように、空調装置本来
の目的を一時的に放棄してでも、駆動源（エンジン）の
事情を最優先して緊急避難的に迅速な吐出容量ダウンを
実現するには、Ｐｓに依拠した制御では十分に対応でき
ないというのが実状である。

【０００８】本発明の目的は、蒸発器での熱負荷状況に
影響されることなく、必要時には外部制御によって圧縮
機の吐出容量を迅速に変更することができる空調装置を
提供することにある。特に、室温の安定維持を図るため
の圧縮機の吐出容量制御と、緊急避難的な吐出容量の迅
速な変更とを両立させることができる容量可変型圧縮機
の制御方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１〜８は、容量可
変型圧縮機の吐出容量制御に従来とは異なる新手法を採
用した空調装置に関するものである。請求項１はその特
徴を端的に表す。即ち本発明は、凝縮器、減圧装置、蒸
発器及び容量可変型圧縮機からなる冷媒循環回路を備え
た空調装置であって、前記圧縮機において圧縮動作の反
作用として発生する負荷トルクを直接的又は間接的に検
出する負荷トルク検出手段と、前記負荷トルク以外の種
々の外部情報を検知する外部情報検知手段と、前記外部
情報検知手段から提供される外部情報に基づいて負荷ト
ルク目標値を決定すると共に、その負荷トルク目標値に
前記負荷トルク検出手段によって検出された負荷トルク
が近づくように前記圧縮機の吐出容量をフィードバック
制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。

【００１０】このように本件の空調装置では、圧縮機の
運転時に発生する負荷トルクを直接の制御指標（又は制
御パラメータ）とし、負荷トルク検出手段によって逐次
検出される負荷トルクが、外部情報に基づいて制御装置
によって演算された負荷トルク目標値に近づくように圧
縮機の吐出容量（吐出能力）がフィードバック制御され
る。つまり、このフィードバック制御では、蒸発器にお
ける熱負荷状況を如実に反映する物理量（例えば吸入圧
Ｐｓ）を直接の制御指標とせず、圧縮機の負荷トルクを
如何なるレベルに維持するかという観点のみで圧縮機の
容量制御が行われる。それ故、蒸発器における熱負荷状
況に少しも影響されることなく、必要に応じて負荷トル
クを短時間に急変させる緊急避難的な容量変更も可能と
なる。即ち、負荷トルクに基づくフィードバック制御に
よれば、通常時における室温の安定維持を図るための圧
縮機の吐出容量制御と、非常時における緊急避難的な吐
出容量の迅速な変更とを両立させることが可能となる。

【００１１】尚、請求項２及び３は、非常時における吐
出容量制御の好ましい態様を限定したものである。請求
項４は、通常時のフィードバック制御における負荷トル
ク目標値の好ましい決定手法を限定したものである。請
求項５、６及び７は車輌用空調装置における非常時処理
のあり方について言及したものである。請求項８は本発
明を適用する場合の容量可変型圧縮機の好ましい態様を
限定したものである。請求項２〜８に記載した事項の意
味は、後述する「発明の実施の形態」の説明によって明
らかとなる。

【００１２】請求項９〜１１は、車輌用空調装置に組み
込まれる容量可変型圧縮機における吐出容量の制御方法
に関する。その技術的意義は、前述の空調装置と本質的
に同じである。従って、請求項１〜８に記載した技術事
項を適宜選択して請求項９、１０又は１１に付加するこ
とが許されるものと理解されるべきである。なお、「室
内温度と相関性のある物理量」とは、例えば蒸発器によ
って熱を奪われた空気の吹出口における温度等を意味す
るが、温度ではなく圧力や日射量といった物理量であっ
ても差し支えない。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明を車輌用空調装置に具体化
した一実施形態を図１〜図１０を参照して説明する。図
１に示すように車輌用空調装置の冷房回路（又は冷媒循
環回路）は、容量可変型斜板式圧縮機と外部冷媒回路３
０とを備えている。外部冷媒回路３０は例えば、凝縮器
（コンデンサ）３１、減圧装置としての温度式膨張弁３
２及び蒸発器（エバポレータ）３３を備えている。膨張
弁３２の開度は、蒸発器３３の出口側又は下流側に設け
られた感温筒３４の検知温度および蒸発圧力（蒸発器出
口圧力）に基づいてフィードバック制御される。膨張弁
３２は熱負荷に見合った液冷媒を蒸発器３３に供給して
外部冷媒回路３０における冷媒流量を調節する。前記圧
縮機は、外部冷媒回路の下流域から冷媒ガスを吸入して
圧縮し、圧縮したガスを外部冷媒回路の上流域に吐出す
る。

【００１４】図１に示すように容量可変型斜板式圧縮機
は、シリンダブロック１と、その前端に接合されたフロ
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を介して接合されたリヤハウジング４とを備えて
いる。これら１，２，３及び４は、複数本の通しボルト
１０（一本のみ図示）により相互に接合固定されて該圧
縮機のハウジングを構成する。シリンダブロック１とフ
ロントハウジング２とに囲まれた領域にはクランク室５
が区画されている。クランク室５内には駆動軸６が前後
一対のラジアル軸受け８Ａ，８Ｂによって回転可能に支
持されている。シリンダブロック１の中央に形成された
収容凹部内には、前方付勢バネ７及び後側スラスト軸受
け９Ｂが配設されている。他方、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、ラグプレート１１とフロントハウジング２の内壁
面との間には前側スラスト軸受け９Ａが配設されてい
る。一体化された駆動軸６及びラグプレート１１は、バ
ネ７で前方付勢された後側スラスト軸受け９Ｂと前側ス
ラスト軸受け９Ａとによってスラスト方向（駆動軸軸線
方向）に位置決めされている。

【００１５】駆動軸６の前端部はフロントハウジング２
の前部から外へ突出されている。駆動軸外周面とフロン
トハウジング前部の内周面との間には、軸封装置として
のシール部材２９が設けられている。シール部材２９は
駆動軸６の前方を封止してクランク室５の気密性を保持
する。シール部材２９よりも前方には、負荷トルク検出
手段としての負荷トルク検出器６０が設けられている。
この負荷トルク検出器６０の詳細については後ほど説明
する。又、駆動軸６の前端部は、動力伝達機構ＰＴを介
して外部駆動源としての車輌エンジンＥに作動連結され
ている。動力伝達機構ＰＴは、外部からの電気制御によ
って動力の伝達／遮断を選択可能なクラッチ機構（例え
ば電磁クラッチ）であってもよく、又は、そのようなク
ラッチ機構を持たない常時伝達型のクラッチレス機構
（例えばベルト／プーリの組合せ）であってもよい。
尚、この実施形態では説明の簡略化のため、クラッチレ
スタイプの動力伝達機構が採用されているものとして圧
縮機制御の内容を後述する。

【００１６】図１に示すように、クランク室５内にはカ
ムプレートたる斜板１２が収容されている。斜板１２の
中央部には挿通孔が貫設され、この挿通孔内に駆動軸６
が配置されている。斜板１２は、連結案内機構としての
ヒンジ機構１３を介してラグプレート１１及び駆動軸６
に作動連結されている。ヒンジ機構１３は、ラグプレー
ト１１のリヤ面から突設された二つの支持アーム１４
（一つのみ図示）と、斜板１２のフロント面から突設さ
れた二本のガイドピン１５（一本のみ図示）とから構成
されている。支持アーム１４とガイドピン１５との連係
および斜板１２の中央挿通孔内での駆動軸６との接触に
より、斜板１２はラグプレート１１及び駆動軸６と同期
回転可能であると共に駆動軸６の軸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。
なお、斜板１２は、駆動軸６を挟んで前記ヒンジ機構１
３と反対側にカウンタウェイト部１２ａを有している。

【００１７】ラグプレート１１と斜板１２との間におい
て駆動軸６の周囲には傾角減少バネ１６が設けられてい
る。このバネ１６は斜板１２をシリンダブロック１に接
近する方向（即ち傾角減少方向）に付勢する。又、駆動
軸６に固着された規制リング１８と斜板１２との間にお
いて駆動軸６の周囲には復帰バネ１７が設けられてい
る。この復帰バネ１７は、斜板１２が大傾角状態（二点
鎖線で示す）にあるときには駆動軸６に単に巻装される
のみで斜板その他の部材に対していかなる付勢作用も及
ぼさないが、斜板１２が小傾角状態（実線で示す）に移
行すると、前記規制リング１８と斜板１２との間で圧縮
されて斜板１２をシリンダブロック１から離間する方向
（即ち傾角増大方向）に付勢する。なお、斜板１２が圧
縮機運転時に最小傾角θｍｉｎ（例えば１〜５°の範囲
の角度）に達したときも、復帰バネ１７が縮みきらない
ようにバネ１７の自然長及び規制リング１８の位置が設
定されている。

【００１８】シリンダブロック１には、駆動軸６を取り
囲んで複数のシリンダボア１ａ（一つのみ図示）が形成
され、各シリンダボア１ａのリヤ側端は前記弁形成体３
で閉塞されている。各シリンダボア１ａには片頭型のピ
ストン２０が往復動可能に収容されており、各ボア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
室が区画されている。各ピストン２０の前端部は一対の
シュー１９を介して斜板１２の外周部に係留され、これ
らのシュー１９を介して各ピストン２０は斜板１２に作
動連結されている。このため、斜板１２が駆動軸６と同
期回転することで、斜板１２の回転運動がその傾角θに
対応するストロークでのピストン２０の往復直線運動に
変換される。

【００１９】更に弁形成体３とリヤハウジング４との間
には、中心域に位置する吸入室２１と、それを取り囲む
吐出室２２とが区画形成されている。弁形成体３は、吸
入弁形成板、ポート形成板、吐出弁形成板およびリテー
ナ形成板を重合してなるものである。この弁形成体３に
は各シリンダボア１ａに対応して、吸入ポート２３及び
同ポート２３を開閉する吸入弁２４、並びに、吐出ポー
ト２５及び同ポート２５を開閉する吐出弁２６が形成さ
れている。吸入ポート２３を介して吸入室２１と各シリ
ンダボア１ａとが連通され、吐出ポート２５を介して各
シリンダボア１ａと吐出室２２とが連通される。そし
て、蒸発器３３の出口から吸入室２１（吸入圧Ｐｓの領
域）に導かれた冷媒ガスは、各ピストン２０の上死点位
置から下死点側への往動により吸入ポート２３及び吸入
弁２４を介してシリンダボア１ａに吸入される。シリン
ダボア１ａ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復動により所定の圧力にまで
圧縮され、吐出ポート２５及び吐出弁２６を介して吐出
室２２（吐出圧Ｐｄの領域）に吐出される。吐出室２２
の高圧冷媒は凝縮器３１に導かれる。

【００２０】この圧縮機では、エンジンＥからの動力供
給により駆動軸６が回転されると、それに伴い所定角度
θに傾斜した斜板１２が回転する。その時の角度θは傾
角と呼ばれ、一般に駆動軸６に直交する仮想平面と斜板
１２とがなす角度として把握される。斜板の回転に伴っ
て各ピストン２０が傾角θに対応したストロークで往復
動され、前述のように各シリンダボア１ａでは、冷媒ガ
スの吸入、圧縮及び吐出が順次繰り返される。

【００２１】斜板１２の傾角θは、斜板回転時の遠心力
に起因する回転運動のモーメント、傾角減少バネ１６
（及び復帰バネ１７）の付勢作用に起因するバネ力によ
るモーメント、ピストン２０の往復慣性力によるモーメ
ント、ガス圧によるモーメント等の各種モーメントの相
互バランスに基づいて決定される。ガス圧によるモーメ
ントとは、シリンダボア内圧と、ピストン背圧にあたる
クランク室５の内圧（クランク圧Ｐｃ）との相互関係に
基づいて発生するモーメントであり、クランク圧Ｐｃに
応じて傾角減少方向にも傾角増大方向にも作用する。こ
の圧縮機では、後述する容量制御弁（電磁制御弁）４０
を用いてクランク圧Ｐｃを調節し前記ガス圧によるモー
メントを適宜変更することにより、斜板の傾角θを最小
傾角θｍｉｎと最大傾角θｍａｘとの間の任意の角度に
設定可能としている。なお、最大傾角θｍａｘは、斜板
１２のカウンタウェイト部１２ａがラグプレート１１の
規制部１１ａに当接することで規制される。他方、最小
傾角θｍｉｎは、前記ガス圧によるモーメントが傾角減
少方向にほぼ最大化した状態のもとでの傾角減少バネ１
６と復帰バネ１７との付勢力バランスを支配的要因とし
て決定される。

【００２２】（クランク圧制御機構／斜板の傾角制御機
構）斜板１２の傾角制御に関与するクランク圧Ｐｃを制
御するためのクランク圧制御機構は、図１及び図２に示
す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並びに容量制御弁４０によって構成される。
抽気通路２７は吸入室２１とクランク室５とを接続す
る。給気通路２８は吐出室２２とクランク室５とを接続
し、給気通路２８の途中には容量制御弁４０が設けられ
ている。この制御弁４０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とシリンダボア１ａの内圧との差が変更
され、斜板の傾角θが変更される結果、ピストンのスト
ロークすなわち吐出容量が調節される。なお、給気通路
２８及び抽気通路２７は、吐出室、クランク室及び吸入
室を巡る制御用冷媒ガスの移動経路を提供する。

【００２３】図２に示すように、容量制御弁４０は、上
半部（入れ側弁部）４１と下半部（ソレノイド部）５１
とからなる。入れ側弁部４１のバルブハウジングには、
導入ポート４２、弁室４３、弁孔４４及び導出ポート４
５が形成され、これら４２〜４５は給気通路２８の一部
を構成する。弁室４３内には、弁孔４４に接離可能な弁
体４６と、その弁体を弁孔を閉鎖する方向に付勢する閉
鎖バネ４７とが設けられている。制御弁のソレノイド部
５１は、固定鉄心５２、可動鉄心５３、両鉄心を跨ぐよ
うに配置されたコイル５４及び開放バネ５５を備えてい
る。可動鉄心５３と弁体４６との間には両者を作動連結
するロッド４８が設けられている。開放バネ５８は閉鎖
バネ４７のバネ力を凌駕するバネ力を有しており、閉鎖
バネ４７の作用にかかわらず、可動鉄心５３及びロッド
４８を介して弁体４６を弁孔４４から離れる方向（開放
方向）に付勢する。その一方で、外部からの通電制御に
よりコイル５４に電流が供給されてソレノイド部５１が
励磁されると、両鉄心５２，５３間に吸引方向の電磁付
勢力が生じる。この電磁付勢力は、開放バネ５５の付勢
力と反対方向に作用する。従って、弁孔４４に対する弁
体４６の位置（つまり制御弁４０の開度）は、閉鎖バネ
４７及び前記電磁力による下向き付勢力と、開放バネ５
５による上向き付勢力とのバランスに基づいて決定され
る。前記電磁力はコイル５４へのエネルギー供給量に応
じて変化するため、コイル５４への通電制御に基づいて
制御弁４０の開度を０％から１００％の範囲で任意調節
することができる。なお、コイル５４への通電制御は、
アナログ的な電流値制御、又は、通電時のデューティ比
を適宜変化させるデューティ制御ないしＰＷＭ制御（パ
ルス幅変調制御）のいずれでもよい。本実施形態ではデ
ューティ制御を採用する。なお、デューティ比Ｄｔを小
さくすると弁開度が大きくなり、デューティ比Ｄｔを大
きくすると弁開度が小さくなるように設計されている。

【００２４】（負荷トルク検出器）図１及び図３に示す
ように、シール部材２９よりも駆動軸６の先端側には、
非接触式の負荷トルク検出器６０が配設されている。こ
のトルク検出器６０は、駆動軸６の外周面に帯状に巻着
された二つの磁性膜６１，６２、二つの一次コイル６
３，６４、二つの二次コイル６５，６６、電圧印加回路
６７、発振器６８及びアンプ（増幅回路）６９を備えて
いる。磁性膜６１，６２の各々には、互いに平行な複数
の斜め溝が形成されている。二つの一次コイル６３，６
４はフロントハウジング２の前端円筒部の内周面上に取
着されており、それぞれが前記一対の磁性膜と対向す
る。一次コイル６３，６４の各々には、電圧印加回路６
７から所定電圧（Ｖ１，Ｖ２）が印加される。二次コイ
ル６５，６６は、両一次コイルの反対側位置にてフロン
トハウジング２の前端円筒部の内周面上に取着されてい
る。両二次コイルには発振器６８が接続され、発振器６
８はアンプ６９を介して車輌用空調装置の制御装置７０
に接続されている。なお、磁性膜６１，６２及びコイル
６３〜６６は、負荷トルク検出器６０における駆動軸先
端周辺の磁歪検出部を構成する。

【００２５】外部駆動源Ｅによって駆動軸６が回転され
るとき、圧縮動作の反作用として駆動軸６は回転方向と
逆向きの反発負荷トルクを受ける。すると前記磁性膜６
１，６２には、その負荷トルクの大きさに比例した磁歪
みが発生する。その磁歪みは各一次コイルの印加電圧Ｖ
１，Ｖ２の変化ΔＶ１，ΔＶ２を生じさせ、その電圧変
化の合わさったもの（ΔＶ１＋ΔＶ２）が二次コイル６
５，６６によって検出される。その結果、発振器６８か
らは、負荷トルクの大きさを反映した電圧変化に応じた
周波数信号が出力される。換言すれば、負荷トルク検出
器６０は、圧縮機の運転時に駆動軸６に作用する負荷ト
ルクの大きさを検知すると共にその検知データを電気信
号として出力する。

【００２６】（制御体系）車輌用空調装置は、該空調装
置の全般的な制御を司る制御装置７０を備えている。図
２に示すように、制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、タイマ及びＩ／Ｏを備えたコンピュータ類似の制
御ユニットである。前記ＲＯＭには、後述する各種の制
御プログラム（図４〜図９のフローチャート参照）や初
期データが記憶されている。ＲＡＭは作業用の記憶領域
を提供し、タイマはＣＰＵからの指令に基づき経過時間
の計測およびＣＰＵへの時刻到達の告知を行う。Ｉ／Ｏ
は、複数の入出力端子を備えた制御装置７０の入出力イ
ンターフェイス回路である。Ｉ／Ｏの出力端子には駆動
回路７１が接続されている。駆動回路７１は制御装置７
０からの指令に基づき、制御弁４０のコイル５４に対し
てデューティ制御された駆動信号を出力する。

【００２７】制御装置７０のＩ／Ｏの入力端子には少な
くとも、前記負荷トルク検出器６０の他に、Ａ／Ｃスイ
ッチ７２、温度設定器７３、温度センサ７４およびＥＣ
Ｕが接続されている。Ａ／Ｃスイッチ７２は車輌の乗員
によって操作される空調装置のＯＮ／ＯＦＦ切替えスイ
ッチであり、制御装置７０に対し空調装置のＯＮ／ＯＦ
Ｆ設定状況に関する情報を提供する。温度設定器７３は
車輌の乗員によって操作される好ましい温度の設定器で
あり、制御装置７０に対し設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）に関
する情報を提供する。温度センサ７４は前記蒸発器３３
の近傍に設けられたセンサであり、蒸発器３３を通過す
ることで冷却（即ち熱交換）された室内空気の温度を測
定し、検出した温度Ｔｅ（ｔ）を室温情報として制御装
置７０に提供する。負荷トルク検出器６０は、圧縮機の
駆動軸６に作用する負荷トルクＴＱ（ｔ）に関する情報
を制御装置７０に提供する。

【００２８】ＥＣＵは車輌エンジン等の制御ユニットで
あり、車速センサ７５、エンジン回転数センサ７６及び
スロットルセンサ（又はアクセル開度センサ）７７と接
続されている。スロットルセンサ７７は、エンジンの吸
気管路に設けられたスロットル弁の角度（又は開度）を
検知するセンサであり、このスロットル弁角度（又は開
度）は車輌の操縦者によるアクセルペダルの踏込量を反
映する。換言すれば、制御装置７０はＥＣＵを介して車
輌の運転状況に関する情報、即ち車速Ｖ、エンジン回転
数ＮＥ、ＥＣＵによって翻訳されたアクセルペダルの踏
込量つまりアクセル開度Ａｃ（ｔ）に関する情報を提供
される。尚、各種センサ類７２，７３，７４，７５，７
６，７７及びＥＣＵは外部情報検知手段を構成する。

【００２９】制御装置７０は、外部情報検知手段から提
供される外部情報に基づいて現在の状況を判断すると共
に駆動回路７１から制御弁のソレノイドコイル５４に出
力される駆動信号のデューティ比Ｄｔを演算する。そし
て、演算されたデューティ比Ｄｔでの駆動信号の出力を
駆動回路７１に指令することにより、制御弁４０の開度
をリアルタイムで任意調節し、クランク圧Ｐｃの迅速な
変更しいてはピストンストローク（これは吐出容量であ
り負荷トルクでもある）の迅速な変更を実現する。以下
に、圧縮機の容量又は負荷トルクの制御に関するフロー
チャート（図４〜図９）を参照して制御装置７０による
デューティ制御を詳細に説明する。尚、図４のチャート
は、空調制御プログラムの幹となるメインルーチンを示
す。図５〜図９のチャートは、前記メインルーチンにお
いて所定の判定条件を満たしたときに実行される個々の
処理のサブルーチンを示す。

【００３０】（メインルーチン）車輌のイグニションス
イッチ（又はスタートスイッチ）がＯＮされると、ＥＣ
Ｕ及び制御装置７０には電力が供給され、これら制御ユ
ニットは演算処理を開始する。制御装置７０は、図４の
ステップＳ４１（以下単に「Ｓ４１」という、他のステ
ップも以下同様）において初導プログラムに従い各種の
初期設定を行う。例えば、負荷トルク目標値ＴＱＴやデ
ューテイ比Ｄｔに初期値又は暫定値を与える。ＴＱＴ
は、後ほど説明する負荷トルクＴＱ（ｔ）のフィードバ
ック制御における目標値となるものである。Ｓ４１の初
期設定後、処理は、Ｓ４２以下に示された状態監視及び
デューティ比の内部演算処理へと進む。

【００３１】Ｓ４２では、Ａ／Ｃスイッチ７２がＯＮさ
れるまで該スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状況を監視する。ス
イッチ７２がＯＮされると、制御装置７０はＳ４３で、
車輌が停止状態で且つエンジンＥがアイドルリング中か
否かを判定する。具体的には車速Ｖがゼロで且つエンジ
ン回転数ＮＥがノットゼロ（ｎｏｔｚｅｒｏ）である
か否かを判定する。Ｓ４３判定がＮＯであれば非常時判
定ルーチン（Ｓ４４〜Ｓ４７）へ進み、さもなくばアイ
ドリング検査・調整ルーチンＲＦ６（図６参照）へ移行
する。尚、車輌側での変速機（クラッチを含む）の動作
により、車速Ｖがゼロより大きいがエンジン駆動力が駆
動輪へ伝達されていない場合も、Ｓ４３でＹＥＳと判定
される。サブルーチンＲＦ６での処理内容については後
述する。

【００３２】非常時判定ルーチンの第１判定ステップ
（Ｓ４４）では、その時のアクセル開度Ａｃ（ｔ）が第
１のアクセル開度判定値Ａｃ（Ｄ１）よりも大きいか否
かを判定する。この判定は、アクセル開度Ａｃ（ｔ）が
定速水平走行における通常のアクセル開度に比して過度
に大きくなっているか否かを調べるものであり、例えば
登坂走行のようなエンジンの高負荷状態を間接検出する
ことを目的とする。それ故、前記第１の判定値Ａｃ（Ｄ
１）は、例えば最大アクセル開度（１００％）又はその
８割ないし９割という値に設定される。Ｓ４４判定がＹ
ＥＳ、つまりエンジンが高負荷状態の場合には、高負荷
時制御ルーチンＲＦ７（図７参照）へ移行する。サブル
ーチンＲＦ７での処理内容については後述する。

【００３３】非常時判定ルーチンの第２判定ステップ
（Ｓ４５）では、その時のアクセル開度Ａｃ（ｔ）が、
前回判定時のアクセル開度Ａｃ（ｔ−１）に許容増加量
αを加えた値よりも大きいか否かを判定する。この判定
は、アクセル開度Ａｃ（ｔ）がＳ４５の処理に再び戻る
までの短時間のうちに許容増加量αを超えて増大してい
るか否かを調べるものであり、例えば追い越し加速のよ
うな車輌の加速時（少なくとも操縦者が急加速を欲して
いること）を間接検出することを目的とする。適切な許
容増加量αを設定することで、アクセルペダル操作の揺
らぎと意図的なペダルの追加踏込みとを区別することが
できる。Ｓ４５判定がＹＥＳ、つまり車輌加速要求有り
の場合には、加速時制御ルーチンＲＦ８（図８参照）へ
移行する。サブルーチンＲＦ８での処理内容については
後述する。尚、Ｓ４５判定がＮＯの場合には、Ｓ４６で
今回の判定対象とした現在のアクセル開度Ａｃ（ｔ）
を、次回のＳ４５判定に備えて前回のアクセル開度Ａｃ
（ｔ−１）として記憶する。

【００３４】非常時判定ルーチンの第３判定ステップ
（Ｓ４７）では、その時のアクセル開度Ａｃ（ｔ）が最
小アクセル開度Ａｃ（ｍｉｎ）であるか否かを判定す
る。最小アクセル開度とはエンジンストールを回避可能
なアクセル開度の最小値をいい、少なくとも操縦者がア
クセルペダルを全く踏み込んでいないときにはアクセル
開度は最小となる。即ち、この判定は、アクセルペダル
が全く踏み込まれていない状態か否かを調べるものであ
り、例えば下り坂での空走状態とか減速走行状態を間接
検出することを目的とする。Ｓ４７判定がＹＥＳ、つま
り車輌が空走又は減速走行状態の場合には、空走・減速
時制御ルーチンＲＦ９（図９参照）へ移行する。サブル
ーチンＲＦ９での処理内容については後述する。

【００３５】Ｓ４７での判定がＮＯの場合、Ｓ４４，Ｓ
４５及びＳ４７のいずれの監視項目にも該当しなかった
ことになる。換言すれば、車輌は、高負荷時、加速時お
よび空走・減速時のいずれの状態にもなく通常運転状態
（通常運転モード）にある。この「通常運転状態」と
は、プログラム的には非常時判定ルーチンの監視項目に
該当しない排他的な条件充足状態を意味するが、つまる
ところ車輌が平均的な運転モードで使用されていると合
理的に推定できる状態を指す。Ｓ４７判定がＮＯの場合
には、処理は通常制御ルーチンＲＦ５（図５参照）へ移
行する。多くの場合、図４のメインルーチンでの処理は
通常制御ルーチンＲＦ５での処理を経てＳ４２に復帰す
る。

【００３６】（通常制御ルーチンＲＦ５）図５の通常制
御ルーチンＲＦ５は、まさに通常運転モードでの空調能
力即ち圧縮機の吐出容量のフィードバック制御に関する
手順を示す。ステップＳ５１〜Ｓ５４は、負荷トルク目
標値ＴＱＴの見直し又は再設定に関する処理である。ス
テップＳ５５〜Ｓ５８は、圧縮機の駆動軸６に現に作用
する負荷トルクＴＱ（ｔ）を目標値ＴＱＴ付近に収束さ
せることを最終目標としたデューティ比Ｄｔのフィード
バック制御（つまりはクランク圧Ｐｃ、吐出容量及び負
荷トルクのフィードバック制御）に関する処理である。

【００３７】Ｓ５１において制御装置７０は、温度セン
サ７４によって検出された蒸発器付近の温度Ｔｅ（ｔ）
が温度設定器７３による設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）より大
であるか否かを判定する。Ｓ５１判定がＮＯの場合、Ｓ
５２において前記検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ
（ｓｅｔ）より小であるか否かを判定する。Ｓ５２判定
もＮＯの場合には、検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ
（ｓｅｔ）に一致していることになるため、冷房能力の
変化につながる負荷トルク目標値ＴＱＴの設定変更は必
要がない。他方、Ｓ５１判定がＹＥＳの場合、蒸発器で
の熱負荷が大きいと予測されるため、Ｓ５３において負
荷トルク目標値ＴＱＴを単位量ΔＴＱだけ増大させる。
負荷トルクの増加は吐出容量の増加と基本的に表裏一体
であり、目標値ＴＱＴの増大は冷房を強化する方向に空
調制御を誘導することになる。又、Ｓ５２判定がＹＥＳ
の場合、蒸発器での熱負荷が小さいと予測されるため、
Ｓ５４において負荷トルク目標値ＴＱＴを単位量ΔＴＱ
だけ減少させる。負荷トルクの減少は吐出容量の減少と
基本的に表裏一体であり、目標値ＴＱＴの減少は冷房を
弱める方向に空調制御を誘導することになる。このよう
にして負荷トルク目標値ＴＱＴの見直しが行なわれる。

【００３８】続いて制御装置７０は、Ｓ５５において負
荷トルク検出器６０によって検出された負荷トルクＴＱ
（ｔ）が前記目標値ＴＱＴと許容幅Ｗとの和よりも大き
いか否かを判定する。Ｓ５５判定がＮＯの場合には、Ｓ
５６において負荷トルクＴＱ（ｔ）が前記目標値ＴＱＴ
と許容幅Ｗとの差よりも小さいか否かを判定する。Ｓ５
５判定及びＳ５６判定が共にＮＯの場合には、現在の負
荷トルクＴＱ（ｔ）は（ＴＱＴ−Ｗ）と（ＴＱＴ＋Ｗ）
との間にある、即ちＴＱＴを中心とした許容幅２Ｗの範
囲内に収まっていることになる。かかる場合は殊更にデ
ューティ比Ｄｔを変更して負荷トルクしいては吐出容量
を変更する必要性に乏しいので、制御装置７０は駆動回
路７１にデューティ比Ｄｔの変更指令を発することな
く、該ルーチンＲＦ５を離脱する。なお、前記許容幅Ｗ
の設定次第で負荷トルク制御の精度（又はハンチング振
幅）を調節できることは言うまでもない。

【００３９】Ｓ５５判定がＹＥＳの場合には、Ｓ５７に
おいて制御装置７０はデューティ比Ｄｔを単位量ΔＤだ
け減少させ、その修正値（Ｄｔ−ΔＤ）へのデューティ
比変更を駆動回路７１に指令する。すると、制御弁ソレ
ノイド部の電磁力が若干弱まり、制御弁４０の開度が増
大（給気通路２８の開度が増大）する。その結果、クラ
ンク圧Ｐｃが増大傾向となり、クランク圧Ｐｃとシリン
ダボア内圧とのピストンを介した差が大きくなって斜板
１２が傾角減少方向に傾動し、圧縮機の状態は吐出容量
が減少し負荷トルクも減少する方向に移行する。他方、
Ｓ５６判定がＹＥＳの場合には、Ｓ５８において制御装
置７０はデューティ比Ｄｔを単位量ΔＤだけ増大させ、
その修正値（Ｄｔ＋ΔＤ）へのデューティ比変更を駆動
回路７１に指令する。すると、制御弁ソレノイド部の電
磁力が若干強まり、制御弁４０の開度が減少（給気通路
２８の開度が減少）する。その結果、クランク圧Ｐｃが
低下傾向となり、クランク圧Ｐｃとシリンダボア内圧と
のピストンを介した差が小さくなって斜板１２が傾角増
大方向に傾動し、圧縮機の状態は吐出容量が増大し負荷
トルクも増大する方向に移行する。それ故、検出負荷ト
ルクＴＱ（ｔ）が目標値ＴＱＴから大きくずれていたと
しても、Ｓ５７及び／又はＳ５８でのデューティ比のフ
ィードバック制御を経て、負荷トルクＴＱ（ｔ）が目標
値ＴＱＴ付近に収束する。

【００４０】図１０のタイムチャートは、Ｓ５３で目標
値ＴＱＴを上方修正した場合におけるＳ５５〜Ｓ５８の
フィードバック制御による負荷トルクＴＱ（ｔ）の経時
変化を概念的に示す。図１０においてＴＱＴ（Ｏｌｄ）
をＴＱＴ（Ｎｅｗ）に変更した後、負荷トルクＴＱ
（ｔ）がＴＱＴ（Ｎｅｗ）付近にほぼ収束するまでの時
間Ｔ１又はＴ２は非常に短い。これはフィードバック制
御のパラメータとしてＰｓ等の熱負荷に影響される圧力
要因を一切持ち込まず、制御弁開度のデューティ制御に
対する応答性に優れる負荷トルクＴＱ（ｔ）を直接の制
御対象としたことによる。かかる次第で、比較的短時間
のうちに負荷トルクＴＱ（ｔ）は目標値ＴＱＴ付近に調
節され、通常制御ルーチンＲＦ５での処理を終えること
ができる。

【００４１】（アイドリング検査・調整ルーチンＲＦ
６）図４のＳ４３判定でＹＥＳの場合、制御装置７０は
図６のアイドリング検査・調整ルーチンＲＦ６に示す一
連の処理を実行する。ここでは文字どおり、アイドリン
グ回転数の検査と必要に応じた回転数調整が行われる。
まずＳ６１において制御装置７０は、ＥＣＵから提供さ
れるエンジン回転数ＮＥがアイドリングの最小許容回転
数ＩＤｍｉｎよりも小さいか否かを判定する。Ｓ６１判
定がＮＯの場合、Ｓ６２においてエンジン回転数ＮＥが
アイドリングの最大許容回転数ＩＤｍａｘよりも大きい
か否かを判定する。Ｓ６１判定及びＳ６２判定が共にＮ
Ｏの場合には、エンジン回転数ＮＥはＩＤｍｉｎとＩＤ
ｍａｘとの間の許容回転数範囲内にあることになり、何
等のＤｔ変更も行わず処理をメインルーチンに戻す。

【００４２】Ｓ６１判定がＹＥＳの場合には、アイドリ
ング時の回転数ＮＥが異常に低くエンジンが不安定な状
態にあることを意味する。それ故Ｓ６３において、デュ
ーティ比Ｄｔを最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）に設定変更して圧
縮機負荷トルクが最小化する方向に誘導し、エンジン負
荷の低下によって回転数ＮＥが増大するように仕向け
る。他方、Ｓ６２判定がＹＥＳの場合には、アイドリン
グ時の回転数ＮＥが異常に高いことを意味する。それ故
Ｓ６４において、デューティ比Ｄｔを単位量ΔＤだけ増
加して圧縮機負荷トルクを少しだけ増大させ、エンジン
負荷の増加によって回転数ＮＥが低下する方向に誘導す
る。さすれば、エンジンと圧縮機との直接的作動連結に
もかかわらず、エンジン回転数ＮＥの安定化が図られ
る。つまり、このルーチンＲＦ６は、起動直後で不安定
なエンジンＥのアイドリングを圧縮機の負荷トルクを調
節することで安定方向に導くことを狙ったものである。
なお、Ｓ６４で修正されるデューティ比Ｄｔはその最大
値Ｄｔ（ｍａｘ）を越えることはない。

【００４３】（高負荷時制御ルーチンＲＦ７）図４のＳ
４４判定でＹＥＳの場合、制御装置７０は図７の高負荷
時制御ルーチンＲＦ７に示す一連の処理を実行する。ま
ずＳ７１（準備ステップ）において、現在のデューティ
比Ｄｔを復帰目標値ＤｔＲとして記憶する。このＤｔＲ
は、後述するＳ７４でのデューティ比戻し制御における
目標値となるものである。その後Ｓ７２において制御装
置７０は、デューティ比Ｄｔを最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）に
設定変更すると共に最小デューティ比Ｄｔ（ｍｉｎ）で
のデューティ制御を駆動回路７１に指令する。Ｓ７３
で、その時々のアクセル開度Ａｃ（ｔ）が第２のアクセ
ル開度判定値Ａｃ（Ｄ２）よりも小さくなったか否かを
判定する。第２の判定値Ａｃ（Ｄ２）は前記第１の判定
値Ａｃ（Ｄ１）よりも小さな値であり、Ｓ７３の判定
は、アクセル開度Ａｃ（ｔ）が大きい状態から小さな状
態に移行したこと、つまりエンジンが高負荷状態から開
放されたことを間接検出することを目的とする。なお、
二つの異なる判定値を用いたのは、いわゆるヒステレシ
スな判定パターンを採用することで単一の判定値を用い
た場合にみられる制御のハンチングを回避するためであ
る。Ｓ７３判定がＮＯである限り、デューティ比Ｄｔは
最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）のままであり、制御弁開度が最大
でクランク圧Ｐｃが増大する。従って、エンジンが高負
荷状態にある限り、圧縮機の吐出容量及び負荷トルクが
最小状態に保たれて、エンジンの負担軽減が図られる。

【００４４】エンジンが高負荷状態から開放された結果
Ｓ７３判定がＹＥＳになると、Ｓ７４においてデューテ
ィ比の戻し制御が行われる。これは、一旦最小値Ｄｔ
（ｍｉｎ）にまで低下させたデューティ比Ｄｔを徐々に
復帰目標値ＤｔＲ（即ちＲＦ７の処理に入る直前のデュ
ーティ比）に戻すためのＤｔ徐変制御である。Ｓ７４の
枠内に示したグラフでは、Ｓ７３判定がＹＥＳとなった
ときが時点ｔ１である。そこからデューティ比Ｄｔは、
所定時間（ｔ２−ｔ１）をかけてＤｔＲにまでほぼ直線
的な復帰パターンを保つように戻される。この直線的パ
ターンの傾きは、デューティ比Ｄｔの急激な復帰に起因
した斜板傾角の急変による衝撃を生じさせないように設
定されている。デューティ比Ｄｔが時点ｔ２で復帰目標
値ＤｔＲに到達すると、サブルーチンＲＦ７の処理が終
了し、処理がメインルーチンに戻される。

【００４５】（加速時制御ルーチンＲＦ８）図４のＳ４
５判定でＹＥＳの場合、制御装置７０は図８の加速時制
御ルーチンＲＦ８に示す一連の処理を実行する。まずＳ
８１（準備ステップ）において、現在のデューティ比Ｄ
ｔを復帰目標値ＤｔＲとして記憶する。ＤｔＲは、後述
するＳ８７でのデューティ比戻し制御における目標値で
ある。Ｓ８２において、その時の検出温度Ｔｅ（ｔ）を
加速カット開始時の温度Ｔｅ（ＩＮＩ）として記憶す
る。そして制御装置７０は、Ｓ８３で内蔵タイマの計測
動作をスタートさせ、Ｓ８４でデューティ比Ｄｔを最小
値Ｄｔ（ｍｉｎ）に設定変更すると共に最小デューティ
比Ｄｔ（ｍｉｎ）でのデューティ制御を駆動回路７１に
指令する。これにより、制御弁開度は最大（全開）とな
りクランク圧Ｐｃが増大する。Ｓ８５において、タイマ
によって計測された経過時間が予め定められた設定時間
ＳＴを超えたか否かを判定する。Ｓ８５判定がＮＯであ
る限り、デューティ比Ｄｔは最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）に維
持される。換言すれば、タイマースタートからの経過時
間が少なくとも設定時間ＳＴを超えるまで制御弁開度は
全開に保たれ、圧縮機の吐出容量及び負荷トルクが確実
に最小化される。そして、加速時におけるエンジン負荷
の低減（極小化）を少なくとも時間ＳＴだけは確実に達
成する。一般に車輌の加速は一時的なものであるため設
定時間ＳＴは短くてよい。

【００４６】時間ＳＴの経過後、Ｓ８６において、その
ときの検出温度Ｔｅ（ｔ）が、前記加速カット開始時温
度Ｔｅ（ＩＮＩ）に許容増加温度βを加えた温度値より
も大きいか否かを判定する。この判定は、少なくとも時
間ＳＴの経過により許容増加温度βを超えて温度Ｔｅ
（ｔ）が増大したか否かを調べるものであり、冷房能力
の復帰が直ちに必要であるか否かを判断することを目的
とする。Ｓ８６判定がＹＥＳの場合には室温上昇の兆候
がみられることを意味するので、その場合には、Ｓ８７
においてデューティ比の戻し制御が行われる。この戻し
制御の趣旨は、図７の場合同様、デューティ比Ｄｔを徐
々に復帰目標値ＤｔＲに戻すことで斜板傾角の急変によ
る衝撃を回避することにある。Ｓ８７の枠内に示したグ
ラフによれば、Ｓ８６の判定がＹＥＳになったときが時
点ｔ４であり、デューティ比Ｄｔが復帰目標値ＤｔＲに
到達したときが時点ｔ５である。所定時間（ｔ５−ｔ
４）をかけて直線的パターンのＤｔ復帰が実施される。
尚、時間隔（ｔ４−ｔ３）は、前記設定時間ＳＴとＳ８
６判定でＮＯを繰り返す時間との和に相当する。デュー
テイ比Ｄｔが目標値ＤｔＲに到達すると、サブルーチン
ＲＦ８の処理が終了し、処理がメインルーチンに戻され
る。

【００４７】（空走・減速時制御ルーチンＲＦ９）図４
のＳ４７判定でＹＥＳの場合、制御装置７０は図９の空
走・減速時制御ルーチンＲＦ９に示す一連の処理を実行
する。まずＳ９１（準備ステップ）において、現在のデ
ューティ比Ｄｔを復帰目標値ＤｔＲとして記憶する。こ
のＤｔＲは後述するＳ９５でのデューティ比戻し制御に
おける目標値である。その後Ｓ９２において制御装置７
０は、デューティ比Ｄｔを最大値Ｄｔ（ｍａｘ）に設定
変更すると共に最大デューティ比Ｄｔ（ｍａｘ）でのデ
ューティ制御を駆動回路７１に指令する。Ｓ９３におい
て、その時々の蒸発器近傍の検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定
温度Ｔｅ（ｓｅｔ）よりも大であるか否かを判定する。
更にＳ９３判定がＹＥＳの場合には、Ｓ９４において、
その時のアクセル開度Ａｃ（ｔ）が依然として最小開度
Ａｃ（ｍｉｎ）であるか否かを判定する。そして、Ｓ９
３判定及びＳ９４判定が共にＹＥＳである限り、デュー
ティ比Ｄｔは最大値Ｄｔ（ｍａｘ）のままであり、制御
弁開度が最小（つまり閉塞状態）となりクランク圧Ｐｃ
が減少する。従って、圧縮機の吐出容量及び負荷トルク
が最大化され、空走又は減速時の運動エネルギーが圧縮
機の駆動力として用いられる。つまりＳ９３→Ｓ９４→
Ｓ９２の帰還サイクルは、電気自動車における回生制動
に類似したエネルギー回収手法の考え方を空調システム
に応用したものである。ルーチンＲＦ９の制御の目的
は、エンジンＥにあまり負荷がかかっていない状況下で
余剰の運動エネルギーを空調システムに導入し、室内か
らの熱除去に有効利用することにある。

【００４８】Ｓ９３判定がＮＯ、つまり検出温度Ｔｅ
（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）以下の場合には、そも
そも冷房が不要である。又、Ｓ９４判定がＮＯ、つまり
アクセル開度が大きくなったときには、車輌は空走又は
減速という状況にない。故に、これらの場合には、Ｓ９
５においてデューティ比の戻し制御が行われる。この戻
し制御の趣旨は、図７及び図８の場合同様、デューティ
比Ｄｔを徐々に復帰目標値ＤｔＲに戻すことで斜板傾角
の急変による衝撃を回避することにある。Ｓ９５の枠内
に示したグラフによれば、Ｓ９３又はＳ９４の判定がＮ
Ｏになったときが時点ｔ６であり、デューティ比Ｄｔが
復帰目標値ＤｔＲに到達したときが時点ｔ７である。所
定時間（ｔ７−ｔ６）をかけて直線的パターンのＤｔ復
帰が実施される。Ｄｔが目標値ＤｔＲに到達すると、サ
ブルーチンＲＦ９の処理が終了し、処理がメインルーチ
ンに戻される。

【００４９】（効果）本実施形態によれば、以下のよう
な効果を得ることができる。 ○ 本実施形態では、室内又は蒸発器での熱負荷の大き
さに影響される吸入圧Ｐｓを容量制御弁４０の開度制御
（つまりは圧縮機の吐出容量制御）の指標とすることな
く、圧縮機の駆動軸６に作用する負荷トルクＴＱ（ｔ）
を直接の制御対象として圧縮機吐出容量のフィードバッ
ク制御を実現している。このため、蒸発器での熱負荷状
況に影響されることなく、エンジン側の事情を優先すべ
き非常時には外部制御によって即座に吐出容量を減少又
は増大させることができる。それ故に、加速時等におけ
るカット制御の応答性やカット制御の信頼性及び安定性
に優れている。

【００５０】○ 通常時においても、検出温度Ｔｅ
（ｔ）及び設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）に基づく負荷トルク
目標値ＴＱＴの自動修正（図５のＳ５１〜Ｓ５４）を伴
う、負荷トルクＴＱ（ｔ）を指標とした吐出容量のフィ
ードバック制御により、人間の快適感を満たすという空
調装置本来の目的を十分に達成することができる。つま
り本実施形態によれば、通常時における室温の安定維持
を図るための圧縮機の吐出容量制御と、非常時における
緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させること
ができる。

【００５１】〇負荷トルクＴＱ（ｔ）を指標としたフ
ィードバック制御系とすることにより、Ｓ７４、Ｓ８７
及びＳ９５におけるデューティ比の戻し制御のパターン
を、思い描いた通りの復帰パターン（本実施形態では直
線的パターン）にすることができる。ちなみに、従来の
Ｐｓに依拠した制御手法では、圧縮機の負荷トルクＴＱ
（ｔ）の時間的変化をコントロールすることが困難で、
最小容量から比例直線的に吐出容量を徐々に引き上げる
ということは事実上できなかった。

【００５２】〇本件空調装置においてクランク圧Ｐｃ
の調節に用いる制御弁４０は、少なくともベローズ等の
感圧部材を必要とせず、その意味で従来の設定圧可変弁
に比べて製造コストを低くできる。

【００５３】（変更例）本発明の実施形態を以下のよう
に変更してもよい。 ○ 負荷トルク検出器は非接触式である必要はなく、接
触式の歪ゲージであってもよい。

【００５４】〇前記負荷トルク検出器６０は駆動軸６
に作用する負荷トルクを検出するものであるが、圧縮機
の他部位に作用する機械的歪み（又は応力集中）から負
荷トルクを検出するようにしてもよい。例えば、エンジ
ンルーム内に圧縮機を取り付けるための部品（俗に取付
足と呼ばれる）や通しボルト１０（図１参照）に作用す
る歪みを検知するセンサを負荷トルク検出器として利用
してもよい。

【００５５】〇前記実施形態のクランク圧制御機構
は、給気通路２８の途中に（入れ側）制御弁４０を配設
する入れ側制御方式を採用しているが、抽気通路２７の
途中に（抜き側）制御弁を配設する抜き側制御方式であ
ってもよい。又は、三方弁型の制御弁を用いて入れ側制
御と抜き側制御の双方を実現する複合制御方式を採用し
てもよい。

【００５６】〇本件で用いる容量制御弁は、外部制御
によって連続的に弁開度を変更可能なものでなくともよ
く、外部制御によって弁の開閉タイミングを変更可能な
ものであってもよい。

【００５７】○ 図１及び図３に示した負荷トルク検出
器６０における駆動軸先端周辺の磁歪検出部（６１〜６
６）を図１２又は図１３に示すような磁歪検出部で置換
してもよい。図１２の磁歪検出部は、駆動軸６の外周面
の磁性膜（「磁歪環」と呼ぶ）８１と、集磁ヨーク８２
と、検出コイル８３とを備えてなる。磁歪環８１は所定
厚（例えば１ｍｍ）と、駆動軸６の長さ方向に沿った所
定幅（例えば３０ｍｍ以上）を持ち、駆動軸６に対して
帯状に巻着されている。圧縮機運転時の反発負荷トルク
に起因する磁歪みの検出精度を高めるために、磁歪環８
１の表面に斜め溝８１ａを形成することは好ましいが、
この斜め溝８１ａは必須ではない。金属製の集磁ヨーク
８２は磁歪環８１を取り囲むように設けられている。集
磁ヨーク８２の支持には、図１のコイル６３〜６６と同
様、フロントハウジング２の前端円筒部が利用される。
集磁ヨーク８２は断面コ字状をなしており、その内部に
は検出コイル８３が保持されている。検出コイル８３は
図３の二次コイル６５，６６に相当する。ヨーク８２及
びコイル８３は共に磁歪環８１とは非接触である。ま
た、図１３（Ａ）の磁歪検出部は、図１２と同様の磁歪
環８１（但し斜め溝８１ａは持たず）と、磁気センサ８
４とからなる。磁歪環８１と磁気センサ８４とは非接触
である。磁気センサ８４は、好ましくは図１３（Ｂ）に
示すようなクロスヘッド型のピックアップデバイスであ
る。クロスヘッド型ピックアップを用いれば、磁歪みの
要求検出精度次第で前記磁歪環８１を省略することもで
きる。図１２又は図１３のいずれの磁歪検出部でも、圧
縮動作の反作用たる反発負荷トルクに起因して駆動軸６
及び磁歪環８１に捩じれが生じると、磁歪環８１の捩じ
れの程度に応じて磁歪みが発生し、それが検出コイル８
３又は磁気センサ８４での電圧（又は電流）の変化を誘
発する。反発負荷トルクの大きさと誘導電圧の大きさと
の間には相関関係があるため、かかる磁歪検出部を用い
て反発負荷トルクの大きさを検出できる。

【００５８】（前記各請求項に記載した以外の技術的思
想のポイント）請求項１において、前記負荷トルク検出
手段は、前記圧縮機の駆動軸に作用する反発負荷トルク
を検出する負荷トルク検出器であること。特に負荷トル
ク検出器は、クロスヘッド型ピックアップデバイスを備
えた磁歪検出部を有すること。かかる負荷トルク検出器
によれば、圧縮機における負荷の大きさを正確に実測す
ることができる。

【００５９】請求項４において、前記温度センサは、前
記蒸発器の近傍に設けられて該蒸発器を通過してくる空
気の温度を検出するセンサであること。請求項８におい
て、前記容量制御弁は、吸入圧Ｐｓに影響されることな
く外部からの通電制御のみによって弁開度調節可能な制
御弁であること。

【００６０】請求項８において、前記容量制御弁は、吐
出室とクランク室とを結ぶ給気通路に設けられているこ
と。この構成によれば、制御弁はいわゆる入れ側制御弁
となり、特にクランク圧Ｐｃを昇圧する方向、つまり吐
出容量を減ずる方向の制御性が向上する。この構成は前
述のようなカット制御に適している。

【００６１】請求項１１において、前記電磁制御弁は、
圧力に影響されることなく通電制御のみで一義的に開度
調節可能な制御弁であること。

【００６２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、蒸
発器での熱負荷状況に影響されることなく、必要時には
外部制御によって圧縮機の吐出容量を迅速に変更するこ
とが可能となる。また、通常時における室温の安定維持
を図るための圧縮機の吐出容量制御と、非常時における
緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させること
が可能となる。

【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】容量制御弁の拡大断面とその制御体系を示すブ
ロック図。

【図３】負荷トルク検出器の概要を示す回路図。

【図４】容量又は負荷トルク制御のメインルーチンのフ
ローチャート。

【図５】通常制御ルーチンのフローチャート。

【図６】アイドリング検査・調整ルーチンのフローチャ
ート。

【図７】高負荷時制御ルーチンのフローチャート。

【図８】加速時制御ルーチンのフローチャート。

【図９】空走・減速時制御ルーチンのフローチャート。

【図１０】負荷トルク制御の経時変化の一例を示すグラ
フ。

【図１１】従来技術における吸入圧と吐出容量との相関
関係を概念的に示すグラフ。

【図１２】負荷トルク検出器の磁歪検出部の別例を示す
斜視図。

【図１３】負荷トルク検出器の磁歪検出部の別例を示
し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）はクロスヘッド型ピッ
クアップデバイスの概要を示す斜視図。

【符号の説明】

５…クランク室、１２…斜板（カムプレート）、２１…
吸入室、２２…吐出室、３１…凝縮器、３２…膨張弁
（減圧装置）、３３…蒸発器、４０…容量制御弁（電磁
制御弁）、６０…負荷トルク検出器（負荷トルク検出手
段）、７０…制御装置、７２…Ａ／Ｃスイッチ、７３…
温度設定器、７４…温度センサ、７５…車速センサ、７
６…エンジン回転数センサ、７７…スロットルセンサ
（アクセル開度センサ）、ＥＣＵ…エンジン制御ユニッ
ト（７２〜７７及びＥＣＵは外部情報検知手段を構成す
る）、ＤｔＲ…復帰目標値（最小化又は最大化する前の
負荷トルク値に相当する）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者園部正法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 (72)発明者樽谷知二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 (72)発明者太田雅樹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 (72)発明者川口真広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 (72)発明者竹中健二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 (72)発明者柏木陽一郎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 (72)発明者大立泰治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 (72)発明者宮川和仁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)発明者山中康司愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3H045 AA04 AA10 AA13 AA27 BA02 BA03 BA04 BA12 BA16 BA28 BA31 CA00 CA02 CA03 CA09 CA12 CA23 CA24 CA29 DA01 DA25 DA47 EA34 EA38 3H076 AA06 BB21 BB31 BB32 BB36 BB43 CC84

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凝縮器、減圧装置、蒸発器及び容量可変
型圧縮機からなる冷媒循環回路を備えた空調装置であっ
て、前記圧縮機において圧縮動作の反作用として発生する負
荷トルクを直接的又は間接的に検出する負荷トルク検出
手段と、前記負荷トルク以外の種々の外部情報を検知する外部情
報検知手段と、前記外部情報検知手段から提供される外部情報に基づい
て負荷トルク目標値を決定すると共に、その負荷トルク
目標値に前記負荷トルク検出手段によって検出された負
荷トルクが近づくように前記圧縮機の吐出容量をフィー
ドバック制御する制御装置とを備えたことを特徴とする
空調装置。
【請求項２】前記制御装置は、外部情報に基づいて通
常時又は非常時の判定を行う機能を備え、非常時には前
記フィードバック制御を中断して前記負荷トルク目標値
にかかわらず負荷トルクを強制的に所定値にすべく圧縮
機の吐出容量を制御することを特徴とする請求項１に記
載の空調装置。
【請求項３】前記所定値は、負荷トルクの最小値又は
最大値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
空調装置。
【請求項４】前記外部情報検知手段は少なくとも、室
内温度と相関性のある温度情報を得るための温度センサ
と、所望温度を設定するための温度設定器とを備えてお
り、前記制御装置は、前記温度センサの検出温度と前記
温度設定器の設定温度との比較結果に基づいて前記負荷
トルク目標値を決定することを特徴とする請求項１〜３
のいずれか一項に記載の空調装置。
【請求項５】前記外部情報検知手段は少なくとも、車
輌のアクセル開度を検知するアクセル開度センサを備
え、前記制御装置は、少なくとも前記アクセル開度セン
サの検知アクセル開度に基づいて車輌が高負荷状態又は
加速状態の非常時にあるか否かを判定すると共に、高負
荷時又は加速時には前記フィードバック制御を中断して
負荷トルクを強制的に最小化すべく圧縮機の吐出容量を
制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項
に記載の空調装置。
【請求項６】前記外部情報検知手段は少なくとも、車
輌のアクセル開度を検知するアクセル開度センサを備
え、前記制御装置は、少なくとも前記アクセル開度セン
サの検知アクセル開度に基づいて車輌が空走・減速状態
の非常時にあるか否かを判定すると共に、空走・減速時
には前記フィードバック制御を中断して負荷トルクを強
制的に最大化すべく圧縮機の吐出容量を制御することを
特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空調装
置。
【請求項７】前記制御装置は、非常時において一旦最
小化又は最大化された負荷トルクを、予め定められた復
帰パターンに従って最小化又は最大化する前の負荷トル
ク値に復帰させるべく圧縮機の吐出容量の戻し制御を行
うことを特徴とする請求項５又は６に記載の空調装置。
【請求項８】前記容量可変型圧縮機は、前記凝縮器と
つながる吐出室と、前記蒸発器とつながる吸入室と、傾
動可能なカムプレートを収容するクランク室と、前記吐
出室、クランク室及び吸入室を巡る制御用冷媒ガスの移
動経路に設けられ且つ外部からの通電制御によって作動
する容量制御弁とを備え、前記制御装置は、前記容量制
御弁に対する通電制御により該制御弁の開度を調節し、
クランク室の内圧を制御して吐出容量を変更することを
特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の空調装
置。
【請求項９】車輌用空調装置に組み込まれる容量可変
型圧縮機における吐出容量の制御方法であって、車輌が通常運転モードにあるときには、圧縮動作の反作
用として発生する負荷トルクが、室内温度と相関性のあ
る物理量に基づいて決定される負荷トルク目標値に近づ
くように当該圧縮機の吐出容量をフィードバック制御
し、車輌が非常時運転モードにあるときには、前記フィード
バック制御を中断して前記負荷トルクを強制的に所定値
にすべく当該圧縮機の吐出容量を制御することを特徴と
する容量可変型圧縮機の制御方法。
【請求項１０】前記所定値は、負荷トルクの最小値又
は最大値であることを特徴とする請求項９に記載の容量
可変型圧縮機の制御方法。
【請求項１１】前記圧縮機は容量制御弁の開度調節に
基づくクランク室の内圧制御によって吐出容量を変化さ
せるタイプであり、当該容量制御弁として、通電制御で
開度調節可能な電磁制御弁を採用し、該電磁制御弁への
通電制御によって圧縮機の吐出容量を制御することを特
徴とする請求項９又は１０に記載の容量可変型圧縮機の
制御方法。