JP2001221158A - 容量可変型圧縮機の制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蒸発器での熱負荷状況に影響されることなく、
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及びその後の復帰と
を両立させることが可能な容量可変型圧縮機の制御弁を
提供すること。 【解決手段】制御弁は、冷媒循環回路に設定された二つ
の圧力監視点Ｐ１，Ｐ２間の差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）に
感応する作動ロッド５３及びプランジャ７２を備え、ソ
レノイド部５２からの電磁力Ｆによって決定される二点
間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）の目標値を維持するように、
作動ロッド５３の弁部５６により給気通路４２，４４の
開度を自律調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車輌用空調
装置の冷媒循環回路を構成し、クランク室の圧力を変更
することで吐出容量を変更可能な容量可変型圧縮機の制
御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に車輌用空調装置の冷媒循環回路
（冷房回路）は、凝縮器、減圧装置としての膨張弁、蒸
発器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。蒸発器は冷媒循環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内
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。

【０００３】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（設定吸入圧という）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冷媒流量
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（クランク圧）を
調節して斜板角度を決めている。

【０００４】また、単一の設定吸入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吸入圧を変更
可能な設定吸入圧可変型制御弁も存在する。設定吸入圧
可変型制御弁は例えば、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、内部制御弁の設定吸入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、設定吸入圧の変更を実現するものである。

【０００５】

【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駆動される。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。前述の設定吸入圧可変
弁付き容量可変型圧縮機を用いた空調装置では、制御弁
の設定吸入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。

【０００６】ところが、設定吸入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。

【０００７】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
目標値たる設定吸入圧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基づいて実現される実
際の吐出容量Ｖｃには一定幅（グラフでは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、設定吸入圧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。つまり吸入圧
Ｐｓに依拠した制御では、単に設定吸入圧を高い値に設
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。

【０００８】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Ｖｃ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
の目的を達成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
ウンを実現し、その後に衝撃等を回避できる復帰パター
ンでもって元の吐出容量Ｖｃまで復帰させるという制御
を実現するには、吸入圧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。

【０００９】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、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
更及びその後の復帰とを両立させることが可能な容量可
変型圧縮機の制御弁を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、冷媒
循環回路を構成し、クランク室の圧力を変更することで
吐出容量を変更可能な容量可変型圧縮機に用いられる制
御弁において、外殻となるバルブハウジング内には、前
記冷媒循環回路において容量可変型圧縮機の吐出室と凝
縮器との間の吐出圧力領域に設定された第１圧力監視点
からの圧力が導入される第１圧力室と、前記吐出圧力領
域において第１圧力監視点よりも下流側に設定された第
２圧力監視点からの圧力が導入される第２圧力室と、前
記第１圧力室又は第２圧力室に導かれる圧力監視点から
の圧力をクランク室へ供給するための制御弁内給気通路
と、前記制御弁内給気通路を構成する弁室と、前記制御
弁内給気通路を構成し弁室で開口された弁孔と、前記弁
室内に移動可能に配置され、弁室内での位置に応じて弁
孔の開度を調節する弁体と、前記第１圧力室及び第２圧
力室に配置され、両圧力室間の圧力差を機械的に検知し
てこの圧力差に基づく荷重を弁体に付与する差圧検知手
段とが備えられていることを特徴とする容量可変型圧縮
機の制御弁である。

【００１１】この構成においては、弁室内での弁体の位
置決めに影響を及ぼす圧力要因として、冷媒循環回路の
吐出圧力領域（高圧領域）に設定された二つの圧力監視
点間の差圧（二点間差圧）を利用している。この二点間
差圧は、冷媒循環回路を流れる冷媒流量つまりは圧縮機
からの冷媒吐出量を反映し、圧縮機の吐出容量を推定す
る指標ともなる。従って、二点間差圧に基づいて弁体に
対する付与荷重を調節する差圧検知手段を採用すること
で、この二点間差圧を、圧縮機の吐出容量をフィードバ
ック制御する際の弁開度調節のための機械的入力（又は
駆動力）として利用することができる。さすれば、圧縮
機の負荷トルクと相関性を持つ吐出容量を直接的に制御
することが可能となり、従来の吸入圧感応型制御弁が内
在していた欠点を克服する道が開ける。つまり、通常時
において室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量
制御が可能となるのみならず、非常時において緊急避難
的な吐出容量の迅速な変更及びその後の復帰を実現する
ことが可能となる。

【００１２】また、本発明の制御弁による圧縮機の吐出
容量制御、つまりクランク室の圧力制御は、第１圧力室
又は第２圧力室へ導入される圧力監視点の圧力を、制御
弁内給気通路を介してクランク室に供給することで行わ
れる。従って、制御弁に接続される外部からの通路とし
ては、第１圧力室を第１圧力監視点に連通させるための
通路、第２圧力室を第２圧力監視点に連通させるための
通路、及び制御弁内給気通路をクランク室に連通させる
ための通路の三つを備えるのみで良い。つまり、バルブ
ハウジングは、各外部通路を内部に接続するための窓口
となるポートを三つ備えるのみで良く、例えば制御弁を
容量可変型圧縮機のハウジングに挿着する場合には、圧
縮機のハウジングとバルブハウジングとの間において、
各ポート間及び大気圧雰囲気との間のそれぞれを遮断す
るシール部材を少なくすることができる。

【００１３】ここで比較例として、上述した「第１圧力
室を第１圧力監視点に連通させるための通路」、及び
「第２圧力室を第２圧力監視点に連通させるための通
路」のいずれもが、吐出圧力領域からクランク室への圧
力供給のための通路を構成しない場合に対応した制御弁
を考えてみる。この場合、制御弁に接続される外部から
の通路としては、第１圧力室を第１圧力監視点に連通さ
せるための通路、第２圧力室を第２圧力監視点に連通さ
せるための通路、吐出圧力領域からの通路、及びクラン
ク室に向かう通路の四つが必要となる。従って、バルブ
ハウジングには、各外部通路を内部に接続するための窓
口となるポートが四つ必要となる。この四ポート構成
は、圧縮機のハウジングとバルブハウジングとの間にお
いて、各ポート間及び大気圧雰囲気との間のそれぞれを
遮断するシール部材を多く必要とすることにつながるの
である。

【００１４】請求項２の発明は、前記差圧検知手段には
流量設定手段が作動連結され、この流量設定手段は、二
つの圧力室間の差圧に基づく付与荷重と対抗する付勢力
を与えその付勢力に応じて冷媒循環回路における冷媒流
量の目標値を設定するとともに、この付勢力を外部から
の電気制御によって変更可能な電気駆動部を備えている
ことを特徴としている。

【００１５】この構成においては、電気駆動部の電気制
御によって、二点間差圧に基づく押圧力と対抗する付勢
力を適宜変更できるため、冷媒循環回路における冷媒流
量の目標値（設定二点間差圧）を外部からの制御により
設定変更することができる。故に本発明の制御弁は、電
気駆動部の付勢力を変更しない限り定流量弁的に振る舞
うが、外部からの電気駆動部の電気制御によって冷媒流
量の目標値（設定二点間差圧）を必要に応じて変えられ
るという意味で外部制御方式の冷媒流量制御弁（又は吐
出容量制御弁）として機能する。

【００１６】請求項３の発明は、前記電気駆動部は、バ
ルブハウジング内に区画されたプランジャ室と、プラン
ジャ室に移動可能に収容されたプランジャと、外部から
の電気制御によってプランジャに電磁付勢力を作用させ
る電磁力付与手段とを備えており、前記プランジャ室が
第１圧力室又は第２圧力室を兼ねることで、このプラン
ジャ室の圧力を検知するプランジャが差圧検知手段を構
成していることを特徴としている。

【００１７】この構成においては、プランジャ室が第１
圧力室又は第２圧力室を兼ねることで、それぞれ別個に
備えた場合と比較して、制御弁の大型化を抑制すること
ができる。

【００１８】請求項４の発明は、現時点で判明している
構成の一つを具体化したものである。すなわち、前記バ
ルブハウジング内においてその軸線方向には、第１圧力
室、弁孔、弁室、第２圧力室が同順で配置され、弁体は
バルブハウジングの軸線方向へ移動することで弁孔の開
度を調節し、第１圧力室と弁孔とはバルブハウジングの
軸線方向へ移動可能な区画部材によって遮断され、この
第１圧力室の圧力を検知する区画部材が差圧検知手段を
構成し、弁体と区画部材とは弁孔に遊挿された連結部材
を介して作動連結されていることを特徴としている。

【００１９】請求項５の発明は、前記区画部材の遮断機
能部分における軸直交断面積と、弁孔の口径面積とを同
じに設定したことを特徴としている。この構成において
は、後の実施形態において詳述するように、弁体を位置
決めする力学的要素から、二点間差圧以外のガス圧力要
素をほぼ排除することができ、精度の良い冷媒流量制御
を行なうことが可能となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、車輌用空調装置を構成す
る容量可変型斜板式圧縮機の制御弁について図１〜図７
を参照して説明する。

【００２１】（容量可変型斜板式圧縮機）図１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１１と、その前端に接合固定され
たフロントハウジング１２と、シリンダブロック１１の
後端に弁・ポート形成体１３を介して接合固定されたリ
ヤハウジング１４とを備えている。クランク室１５は、
シリンダブロック１１とフロントハウジング１２とで囲
まれた領域に区画されている。駆動軸１６は、クランク
室１５を挿通するようにして、シリンダブロック１１及
びフロントハウジング１２によって回転可能に支持され
ている。ラグプレート１７は、クランク室１５において
駆動軸１６に一体回転可能に固定されている。

【００２２】前記駆動軸１６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のエンジンＥｇ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。なお、本件では、クラッチレスタイプの動力伝
達機構ＰＴが採用されているものとする。

【００２３】カムプレートとしての斜板１８は前記クラ
ンク室１５に収容されている。斜板１８は、駆動軸１６
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１９は、ラグプレート１７と斜板１８との間
に介在されている。従って、斜板１８は、ヒンジ機構１
９を介したラグプレート１７との間でのヒンジ連結、及
び駆動軸１６の支持により、ラグプレート１７及び駆動
軸１６と同期回転可能であると共に駆動軸１６の軸線方
向へのスライド移動を伴いながら駆動軸１６に対し傾動
可能となっている。

【００２４】複数（図面には一つのみ示す）のシリンダ
ボア２０は、前記シリンダブロック１１において駆動軸
１６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２１は、各シリンダボア２０に往復動可能に
収容されている。シリンダボア２０の前後開口は、弁・
ポート形成体１３及びピストン２１によって閉塞されて
おり、このシリンダボア２０内にはピストン２１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。ピス
トン２１はシュー２８を介して斜板１８の外周部に係留
されている。従って、駆動軸１６の回転に伴う斜板１８
の回転運動が、シュー２８を介してピストン２１の往復
運動に変換される。

【００２５】吸入圧力（Ｐｓ）領域を構成する吸入室２
２及び吐出圧力（Ｐｄ）領域を構成する吐出室２３は、
前記弁・ポート形成体１３とリヤハウジング１４とで囲
まれた領域にそれぞれ区画されている。そして、吸入室
２２の冷媒ガスは、ピストン２１の上死点位置から下死
点側への移動により、弁・ポート形成体１３の吸入ポー
ト２４及び吸入弁２５を介してシリンダボア２０（圧縮
室）へ吸入される。シリンダボア２０に吸入された冷媒
ガスは、ピストン２１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た後に、吐出ポート
２６及び吐出弁２７を介して吐出室２３へ吐出される。

【００２６】前記斜板１８の傾斜角度（駆動軸１６に直
交する仮想平面との間でなす角度）は、シリンダボア２
０（圧縮室）の内圧と、ピストン２１の背圧であるクラ
ンク室１５の内圧（クランク圧Ｐｃ）との関係を変更す
ることで調節可能である。本実施形態においては、クラ
ンク圧Ｐｃを積極的に変更することで斜板１８の傾斜角
度を調節する。

【００２７】（冷媒循環回路）図１及び図２に示すよう
に、車輌用空調装置の冷房回路（即ち冷媒循環回路）は
上述した圧縮機と外部冷媒回路３５とから構成される。
外部冷媒回路３５は、凝縮器３６、減圧装置としての温
度式膨張弁３７及び蒸発器３８を備えている。膨張弁３
７の開度は、蒸発器３８の出口側又は下流側に設けられ
た感温筒３７ａの検知温度および蒸発圧力（蒸発器３８
の出口圧力）に基づいてフィードバック制御される。膨
張弁３７は、熱負荷に見合った液冷媒を蒸発器３８に供
給して外部冷媒回路３５における冷媒流量を調節する。
流通管３９は、外部冷媒回路３５の下流域において、蒸
発器３８の出口と圧縮機の吸入室２２とを接続してい
る。流通管４０は、外部冷媒回路３５の上流域におい
て、圧縮機の吐出室２３と凝縮器３６の入口とを接続し
ている。圧縮機は外部冷媒回路３５の下流域から吸入室
２２に導かれた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３５の上流域へとつながる吐出室２３
に吐出する。

【００２８】さて、冷媒循環回路を流れる冷媒の流量が
大きくなるほど、回路又は配管の単位長さ当りの圧力損
失も大きくなる。つまり、冷媒循環回路に沿って設定さ
れた第１圧力監視点Ｐ１と第２圧力監視点Ｐ２との間の
圧力損失（差圧）は、この冷媒循環回路における冷媒流
量と正の相関を示す。従って、この第１圧力監視点Ｐ１
のガス圧力（Ｐ１圧力）ＰｄＨと第２圧力監視点Ｐ２の
ガス圧力（Ｐ２圧力）ＰｄＬとの差（二点間差圧（Ｐｄ
Ｈ−ＰｄＬ））を把握することは、冷媒循環回路におけ
る冷媒流量を間接的に検出することに他ならない。本実
施形態では、流通管４０の最上流域に当たる吐出室２３
内に上流側（高圧側）の第１圧力監視点Ｐ１を定めると
共に、そこから所定距離だけ離れた流通管４０の途中
に、下流側（低圧側）の第２圧力監視点Ｐ２を定めてい
る。

【００２９】なお、前記冷媒循環回路における冷媒流量
は、圧縮機において駆動軸１６の単位回転あたりの冷媒
ガス吐出量（吐出容量）と、エンジンＥｇの回転速度
（駆動軸１６の回転速度）との積で表すことができる。
つまり、エンジンＥｇの回転速度が一定の条件下では、
圧縮機の吐出容量が増大すれば冷媒循環回路における冷
媒流量も増大し、圧縮機の吐出容量が減少すれば冷媒流
量も減少する。逆に、圧縮機の吐出容量が一定の条件下
では、エンジンＥｇの回転速度が増大すれば冷媒循環回
路における冷媒流量も増大し、エンジンＥｇの回転速度
が減少すれば冷媒流量も減少する。

【００３０】前記流通管４０において両圧力監視点Ｐ
１，Ｐ２間には、二点間差圧拡大手段としての固定絞り
４３が配設されている。固定絞り４３は、両圧力監視点
Ｐ１，Ｐ２をそれ程離して設定しなくとも、二点間差圧
（ＰｄＨ−ＰｄＬ）を明確化（拡大）する役目をなして
いる。このように、固定絞り４３を両圧力監視点Ｐ１，
Ｐ２間に備えることで、特に第２圧力監視点Ｐ２を圧縮
機（吐出室２３）寄りに設定することができ、ひいては
この第２圧力監視点Ｐ２と圧縮機に備えられている制御
弁との間の後記第２検圧通路４２を短くすることができ
る。

【００３１】（クランク室の圧力制御構成）図１及び図
２に示すように、圧縮機のクランク圧Ｐｃを制御するた
めのクランク圧制御構成は、抽気通路３１、第１検圧通
路４１、第２検圧通路４２、及びクランク通路４４並び
に制御弁によって構成されている。抽気通路３１はクラ
ンク室１５と吸入室２２とを連通する。第１検圧通路４
１は、冷媒循環回路の第１圧力監視点Ｐ１と制御弁とを
連通する。第２検圧通路４２は、冷媒循環回路の第２圧
力監視点Ｐ２と制御弁とを連通する。クランク通路４４
は制御弁とクランク室１５とを連通する。

【００３２】そして、制御弁の開度を調節することで、
第２検圧通路４２及びクランク通路４４を介した第２圧
力監視点Ｐ２からクランク室１５への高圧な吐出ガスの
導入量と、抽気通路３１を介したクランク室１５から吸
入室２２へ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２１を介してのクランク圧Ｐｃとシリンダ
ボア２０の内圧との差が変更され、斜板１８の傾斜角度
が変更される。斜板１８の傾斜角度の変更に応じて、ピ
ストン２１のストロークすなわち吐出容量が調節され
る。

【００３３】（制御弁）図３及び図４に示すように制御
弁は、その上半部を占める入れ側弁部５１と、下半部を
占める電気駆動部としてのソレノイド部５２とを備えて
いる。入れ側弁部５１は、第２圧力監視点Ｐ２とクラン
ク室１５とを接続する給気通路４２，４４の開度（絞り
量）を調節する。ソレノイド部５２は、制御弁内に配設
された作動ロッド５３を、外部からの通電制御に基づき
付勢制御するための一種の電磁アクチュエータである。
作動ロッド５３はその図面上端部から下端部に向かっ
て、区画部材としての区画部５４、連結部材としての連
結部５５、弁体としての弁部５６及びガイドロッド部５
７を同順に備え、さらにはこれら（５４〜５７）が丸棒
状素材からの削り出し等により一体成形されている。弁
部５６はガイドロッド部５７の一部にあたる。連結部５
５の軸直交断面積を「Ｓ３」、ガイドロッド部５７（弁
部５６）の軸直交断面積を「Ｓ４」とすると、Ｓ４＞Ｓ
３の関係が成り立っている。

【００３４】前記制御弁のバルブハウジング５８は、栓
体５８ａと、入れ側弁部５１の主な外郭を構成する上半
部本体５８ｂと、ソレノイド部５２の主な外郭を構成す
る下半部本体５８ｃとから構成されている。弁室５９及
び連通路６０は、バルブハウジング５８の上半部本体５
８ｂ内に区画されている。第１圧力室としての高圧室６
５は、上半部本体５８ｂとその上部に螺入された栓体５
８ａとの間に区画されている。作動ロッド５３は、弁室
５９、連通路６０及び高圧室６５内に、バルブハウジン
グ５８の軸線方向（図面上下方向）へ移動可能に配設さ
れている。弁室５９及び連通路６０は作動ロッド５３の
配置次第で連通可能となる。

【００３５】前記弁室５９の底壁は、ソレノイド部５２
を構成する固定鉄心７０の上端面によって提供されてい
る。第１ポート６２は、弁室５９を取り囲むバルブハウ
ジング５８の周壁において、その半径方向に延びるよう
にして設けられている。第１ポート６２は、第２検圧通
路４２を介して弁室５９を第２圧力監視点Ｐ２に連通さ
せる。従って、第２圧力監視点Ｐ２のＰ２圧力ＰｄＬ
が、第２検圧通路４２及び第１ポート６２を介して弁室
５９に導入されている。第２ポート６３は、連通路６０
を取り囲むバルブハウジング５８の周壁において、その
半径方向に延びるようにして設けられている。第２ポー
ト６３は、クランク通路４４を介して連通路６０をクラ
ンク室１５に連通させる。従って、弁室５９及び連通路
６０は、第２圧力監視点Ｐ２の圧力ＰｄＬをクランク室
１５に供給するための制御弁内給気通路を構成する。

【００３６】前記作動ロッド５３の弁部５６は弁室５９
内に配置されている。連通路６０の口径面積Ｓ１は、ガ
ス流通が妨げられないように、それに挿通される作動ロ
ッド５３の連結部５５の軸直交断面積Ｓ３より大きくさ
れている。また、連通路６０の口径面積Ｓ１は、ガイド
ロッド部５７（弁部５６）の軸直交断面積Ｓ４より小さ
くされている。このため、弁室５９と連通路６０との境
界に位置する段差は弁座６４として機能し、連通路６０
は一種の弁孔となる。作動ロッド５３が図３の位置（最
下動位置）から弁部５６が弁座６４に着座する最上動位
置へ上動されると、連通路６０が遮断される。つまり作
動ロッド５３の弁部５６は、給気通路４２，４４の開度
を任意調節可能な入れ側弁体として機能する。

【００３７】前記作動ロッド５３の区画部５４は高圧室
６５に挿入されている。この区画部５４は高圧室６５と
連通路６０との間の圧力隔壁の役目を果たし、両者６
０，６５の直接連通を許容しない。区画部５４のシール
部分（圧力隔壁として機能する部分）の軸直交断面積を
「Ｓ２」とすると、この軸直交断面積Ｓ２は連通路４７
の口径面積Ｓ１と同じとなっている（Ｓ１＝Ｓ２）。

【００３８】第３ポート６７は、前記高圧室６５を取り
囲むバルブハウジング５８の周壁に設けられている。高
圧室６５は、第３ポート６７及び第１検圧通路４１を介
して、第１圧力監視点Ｐ１である吐出室２３と常時連通
されている。従って、Ｐ１圧力ＰｄＨが第１検圧通路４
１及び第３ポート６７を介して高圧室６５に導入されて
いる。

【００３９】戻しバネ６８は前記高圧室６５に収容され
ている。この戻しバネ６８は、区画部５４（作動ロッド
５３）を高圧室６５から弁室５９に向けて付勢する。こ
の戻しバネ６８の付勢力は、上半部本体５８ｂに対する
栓体５８ａの螺入具合によって調節可能である。戻しバ
ネ６８は、調芯構造を介して区画部５４を付勢する。こ
の調芯構造は、戻しバネ６８を直接受けるバネ座部材７
９と、このバネ座部材７９と区画部５４との間に介在さ
れる調芯ボール８０とからなっている。調芯ボール８０
は、バネ座部材７９及び区画部５４のそれぞれに対し
て、凹部の円錐内面を介して受けられている。従って、
戻しバネ６８が何らかの理由によって傾いたとしても、
この戻しバネ６８の付勢力は、バネ座部材７９及び調芯
ボール８０を介して確実に、区画部５４（作動ロッド５
３）の中心部にバルブハウジング５８の軸線方向へ作用
されることとなり、作動ロッド５３が傾くことを抑制で
きる。これは、作動ロッド５３の傾きに伴うヒステリシ
スの増大に起因した、その位置決め精度の低下を回避で
きることにつながる。

【００４０】シール部材としての第１〜第３オーリング
（Ｏ−ｒｉｎｇ）７６〜７８は、それぞれ前記バルブハ
ウジング５８の外周面に外嵌固定されている。第１〜第
３オーリング７６〜７８は、制御弁がリヤハウジング１
４の収容凹部１４ａ内（図１参照）に挿着されることに
よって、それぞれ収容凹部１４ａの内周面に円環状領域
で密着される。従って、第１オーリング７６は、バルブ
ハウジング５８の外面と収容凹部１４ａの内面との間に
おいて、第１ポート６２と圧縮機の外部（大気圧雰囲
気）との間を遮断することとなる。第２オーリング７７
は、第１ポート６２と第２ポート６３との間を遮断する
こととなる。第３オーリング７８は、第２ポート６３と
第３ポート６７との間を遮断することとなる。

【００４１】前記ソレノイド部５２は有底円筒状の収容
筒６９を備えている。固定鉄心７０は収容筒６９の上部
に嵌合され、この嵌合により収容筒６９内には第２圧力
室としてのプランジャ室７１が区画されている。プラン
ジャ（可動鉄心）７２は、プランジャ室７１内にバルブ
ハウジング５８の軸線方向へ移動可能に収容されてい
る。ガイド孔７３は固定鉄心７０に形成され、このガイ
ド孔７３内には作動ロッド５３のガイドロッド部５７
が、バルブハウジング５８の軸線方向に移動可能に配置
されている。ガイド孔７３の内壁面とガイドロッド部５
７との間には若干の隙間（図示略）が確保されており、
この隙間を介して弁室５９とプランジャ室７１とは常時
連通されている。つまり、プランジャ室７１には弁室５
９の圧力、つまり第２圧力監視点Ｐ２のＰ２圧力ＰｄＬ
が導入されている。

【００４２】前記作動ロッド５３のガイドロッド部５７
はその下端部がプランジャ室７１内に延出され、この延
出部分にはプランジャ７２が嵌合固定されている。従っ
て、プランジャ７２と作動ロッド５３とは一体となって
上下動する。緩衝バネ７４はプランジャ室７１に収容さ
れている。この緩衝バネ７４の付勢力は、プランジャ７
２を固定鉄心７０に近接させる方向に作用してプランジ
ャ７２及び作動ロッド５３を図において上方に付勢す
る。この緩衝バネ７４は戻しバネ６８よりもバネ力が弱
いものが用いられ、このため戻しバネ６８は、プランジ
ャ７２及び作動ロッド５３を最下動位置（非通電時にお
ける初期位置）に戻すための初期化手段として機能す
る。

【００４３】コイル７５は、前記固定鉄心７０及びプラ
ンジャ７２の周囲において、これらを跨ぐ範囲に巻回さ
れている。このコイル７５には制御装置８１の指令に基
づき駆動回路８２から駆動信号が供給され、コイル７５
はその電力供給量に応じた大きさの電磁力Ｆを固定鉄心
７０とプランジャ７２との間に発生させる。そして、そ
の電磁力Ｆによってプランジャ７２が固定鉄心７０に向
かって吸引されて作動ロッド５３が上動する。つまり、
コイル７５及び固定鉄心７０が、プランジャ７２に対し
て電磁付勢力を付与する電磁力付与手段を構成する なお、前記コイル７５への通電制御は、このコイル７５
への印加電圧を調整することでなされる。印加電圧の調
整は、電圧値そのものを変更する手段と、ＰＷＭ制御
（一定周期のパルス状電圧を印加し、そのパルスの時間
的な幅を変更することで平均電圧を調整する方法。印加
電圧はパルスの電圧値×パルス幅／パルス周期となる。
パルス幅／パルス周期はデューティ比と呼ばれ、ＰＷＭ
制御を応用した電圧制御をデューティ制御と呼ぶことも
ある）による手段が一般的に採用されている。ＰＷＭ制
御とした場合、電流が脈動的に変化しこれがディザとな
って電磁石のヒステリシスを軽減する効果も期待でき
る。また、コイル電流を測定し、印加電圧調整にフィー
ドバックすることで電流制御とすることも一般的に行わ
れている。本実施形態ではデューティ制御を採用する。
制御弁の構造上、デューティ比Ｄｔを小さくすると弁開
度（給気通路４２，４４の開度）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傾向にあ
る。

【００４４】（制御弁の動作条件及び特性に関する考
察）図３の制御弁の弁開度は、弁体としての弁部５６を
含む作動ロッド５３の配置如何によって決まる。作動ロ
ッド５３の各部に作用する種々の力を総合的に考察する
ことで、この制御弁の動作条件や特性が明らかとなる。

【００４５】図３及び図４に示すように、作動ロッド５
３の連結部５５には、戻しバネ６８の下向き付勢力ｆ１
によって加勢された区画部５４の上下の差圧（Ｐ１圧力
ＰｄＨ−クランク圧Ｐｃ）に基づく下向き押圧力が作用
する。但し、区画部５４においてＰ１圧力ＰｄＨの受圧
面積はＳ２であるが、区画部５４においてクランク圧Ｐ
ｃの受圧面積は（Ｓ２−Ｓ３）である。下向き方向を正
方向として連結部５５に作用する全ての力ΣＦ１を整理
すると、ΣＦ１は次の数１式のように表される。

【００４６】（数１式） ΣＦ１＝ＰｄＨ・Ｓ２−Ｐｃ（Ｓ２−Ｓ３）＋ｆ１ 他方、作動ロッド５３のガイドロッド部５７（弁部５６
を含む）には、緩衝バネ７４の上向き付勢力ｆ２によっ
て加勢された上向きの電磁付勢力Ｆが作用する。ここ
で、弁部５６、ガイドロッド部５７及びプランジャ７２
の全露出面に作用する圧力を単純化して考察すると、ま
ず弁部５６の上端面５６ａは、連通路６０の内周面から
垂下させた仮想円筒面（二本の垂直破線で示す）によっ
て内側部分と外側部分とに分けられ、前記内側部分（面
積：Ｓ１−Ｓ３）にはクランク圧Ｐｃが下向きに作用
し、前記外側部分（面積：Ｓ４−Ｓ１）にはＰ２圧力Ｐ
ｄＬが下向きに作用するものとみなすことができる。他
方、プランジャ室７１に及んでいるＰ２圧力ＰｄＬは、
プランジャ７２の上下面７２ａ，７２ｂでの圧力相殺を
考慮すれば、ガイドロッド部５７の軸直交断面積Ｓ４に
相当する面積でもってガイドロッド部５７の下端面５７
ａを上向きに押している。上向き方向を正方向として弁
部５６及びガイドロッド部５７に作用する全ての力ΣＦ
２を整理すると、ΣＦ２は次の数２式のように表され
る。

【００４７】（数２式） ΣＦ２＝Ｆ＋ｆ２−Ｐｃ（Ｓ１−Ｓ３）−ＰｄＬ（Ｓ４
−Ｓ１）＋ＰｄＬ・Ｓ４＝Ｆ＋ｆ２＋ＰｄＬ・Ｓ１−Ｐ
ｃ（Ｓ１−Ｓ３） なお、上記数２式を整理する過程で、−ＰｄＬ・Ｓ４
と、＋ＰｄＬ・Ｓ４とが相殺されてＰｄＬ・Ｓ１項のみ
が残った。つまりこの計算過程は、ガイドロッド部５７
（弁部５６を含む）の上下面５６ａ，５７ａ及びプラン
ジャ７２の上下面７２ａ，７２ｂに作用されているＰ２
圧力ＰｄＬの影響を、このＰ２圧力ＰｄＬがガイドロッ
ド部５７及びプランジャ７２の一面（下端面５７ａ，下
面７２ｂ）にのみ集約的に作用するものと仮定して考察
するときに、弁部５６を含むガイドロッド部５７のＰ２
圧力ＰｄＬに関する有効受圧面積がＳ４−（Ｓ４−Ｓ
１）＝Ｓ１と表現できることを意味している。つまりＰ
２圧力ＰｄＬに関する限り、ガイドロッド部５７及びプ
ランジャ７２の有効受圧面積は、ガイドロッド部５７の
軸直交断面積Ｓ４及びプランジャ７２の軸直交断面積に
かかわらず、連通路６０の口径面積Ｓ１に一致する。こ
のように本明細書では、ロッド等の部材の両端に同種の
圧力が作用している場合に、その圧力が部材の一方の端
部にのみ集約的に作用するものと仮定して考察すること
を許容するような実質的な受圧面積のことを特に、その
圧力に関する「有効受圧面積」と呼ぶことにする。

【００４８】さて、前記作動ロッド５３は、区画部５
４、連結部５５、及びガイドロッド部５７（弁部５６）
からなる一体物であるから、その配置は次の数３式に示
すΣＦ１＝ΣＦ２の力学的均衡を充足する位置に決ま
る。なお、数３式はΣＦ１＝ΣＦ２を整理した後を示
す。

【００４９】（数３式） ＰｄＨ・Ｓ２−ＰｄＬ・Ｓ１−Ｐｃ（Ｓ２−Ｓ１）＝Ｆ
−ｆ１＋ｆ２ ここで、本実施形態においては、連通路６０の口径面積
Ｓ１と区画部５４の軸直交断面積Ｓ２とが等しくされて
おり（Ｓ１＝Ｓ２）、従って数３式をさらに整理すれば
次の数４式となる。

【００５０】（数４式） ＰｄＨ−ＰｄＬ＝（Ｆ−ｆ１＋ｆ２）／Ｓ１ 上記数４式において、ｆ１，ｆ２，Ｓ１は機械設計の段
階で一義的に決まる確定的なパラメータであり、電磁付
勢力Ｆはコイル７５への電力供給量に応じて変化する可
変パラメータである。この数４式から明らかなように図
３の制御弁は、電磁付勢力Ｆによって決定された二点間
差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）を維持するように、この二点間
差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）に応じて作動ロッド５３を位置
決めする。本実施形態においては、区画部５４にてＰ１
圧力ＰｄＨを受承するとともに、ガイドロッド部５７に
てＰ２圧力ＰｄＬを受承する作動ロッド５３と、プラン
ジャ室７１においてＰ２圧力ＰｄＬを受承するプランジ
ャ７２とが差圧検知手段を構成している。

【００５１】このような動作特性を有する本実施形態の
制御弁によれば、個々の状況下でおよそ次のようにして
弁開度が決まる。まず、コイル７５への通電がない場合
（Ｄｔ＝０％）には、戻しバネ６８の作用（具体的には
ｆ１−ｆ２の付勢力）が支配的となり、作動ロッド５３
は図３に示す最下動位置に配置される。このとき、作動
ロッド５３の弁部５６が弁座６４から最も離れて入れ側
弁部５１は全開状態となる。他方、コイル７５に対しデ
ューティ比可変範囲の最小デューティ比Ｄｔ（ｍｉｎ）
の通電があれば、少なくとも上向きの電磁付勢力Ｆが戻
しバネ６８の下向き付勢力ｆ１を凌駕する。そして、ソ
レノイド部５２によって生み出された上向き付勢力Ｆ及
び緩衝バネ７４の上向きの付勢力ｆ２が、戻しバネ６８
の下向き付勢力ｆ１及び二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）
に基づく下向き押圧力に対抗し、その結果、上記数４式
を満たすように作動ロッド５３の弁部５６が弁座６４に
対して位置決めされ、制御弁の弁開度が決定される。こ
うして決まった弁開度に応じて、第２検圧通路４２及び
クランク通路４４を介しての第２圧力監視点Ｐ２からク
ランク室１５へのガス供給量が決まり、抽気通路３１を
介してのクランク室１５からのガス放出量との関係でク
ランク圧Ｐｃが調節される。

【００５２】（制御体系）図２及び図３に示すように、
車輌用空調装置はその制御全般を司る制御装置８１を備
えている。制御装置８１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及
びＩ／Ｏインターフェイスを備えたコンピュータ類似の
制御ユニットであり、Ｉ／Ｏの入力端子には外部情報検
知手段８３が接続され、Ｉ／Ｏの出力端子には駆動回路
８２が接続されている。少なくとも制御装置８１は、外
部情報検知手段８３から提供される各種の外部情報に基
づいて適切なデューティ比Ｄｔを演算し、駆動回路８２
に対しそのデューティ比Ｄｔでの駆動信号の出力を指令
する。駆動回路８２は、命じられたデューティ比Ｄｔの
駆動信号を制御弁のコイル７５に出力する。コイル７５
に提供される駆動信号のデューティ比Ｄｔに応じて、制
御弁のソレノイド部５２の電磁付勢力Ｆが変化する。

【００５３】前記外部情報検知手段８３は各種センサ類
を包括する機能実現手段である。外部情報検知手段８３
を構成するセンサ類としては、例えば、Ａ／Ｃスイッチ
（乗員が操作する空調装置のＯＮ／ＯＦＦスイッチ）、
車室内温度Ｔｅ（ｔ）を検出するための温度センサ、車
室内温度の好ましい設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）を設定する
ための温度設定器、エンジンＥｇ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ためのアクセ
ル開度センサが挙げられる。なお、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
を反映した情報としても利用される。

【００５４】次に、図５〜図７のフローチャートを参照
して制御装置８１による制御弁へのデューティ制御の概
要を簡単に説明する。図５のフローチャートは、空調制
御プログラムの幹となるメインルーチンを示す。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、制御装置８１は電力を供給されて演算処理を
開始する。制御装置８１は、図５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、制御弁（コイル７５）のデューティ比Ｄｔに初期
値又は暫定値を与える。その後、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。

【００５５】Ｓ４２では、Ａ／ＣスイッチがＯＮされる
までこのスイッチのＯＮ／ＯＦＦ状況が監視される。Ａ
／ＣスイッチがＯＮされると、処理は非常時判定ルーチ
ン（Ｓ４３）へと進む。Ｓ４３では、車輌が非定常的な
状態つまり非常時運転モードにあるか否かを外部情報に
基づいて判断する。ここで言う「非常時運転モード」と
は、例えば登坂走行のようなエンジンＥｇが高負荷状態
にある場合とか、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場合）を指
す。例示したいずれの場合も、外部情報検知手段８３か
ら提供される検出アクセル開度を所定の判定値と比較す
ることで、そのような高負荷状態又は車輌加速状態にあ
ることを合理的に推定することができる。本実施形態に
おいては車輌の加速時についてのみ後に詳述することと
する。

【００５６】非常時判定ルーチンでの監視項目のいずれ
にも該当しない場合には、Ｓ４３判定がＮＯとなる。そ
の場合には、車輌が定常的な状態つまり通常時運転モー
ドにあるとみなされる。ここで言う「通常時運転モー
ド」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し、つま
るところ、車輌が平均的な運転状況で使用されていると
合理的に推定できる状態を指す。

【００５７】図６の通常時制御ルーチンは、通常時運転
モードでの空調能力に関する手順を示す。Ｓ５１におい
て制御装置８１は、温度センサの検出温度Ｔｅ（ｔ）が
温度設定器による設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）より大である
か否かを判定する。Ｓ５１判定がＮＯの場合、Ｓ５２に
おいて前記検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅ
ｔ）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（ｓｅ
ｔ）に一致していることになるため、冷房能力の変化に
つながるデューティ比Ｄｔの変更の必要はない。それ
故、制御装置８１は駆動回路８２にデューティ比Ｄｔの
変更指令を発することなく、通常時制御ルーチンを離脱
する。

【００５８】Ｓ５１判定がＹＥＳの場合、車室内は暑く
熱負荷が大きいと予測されるため、Ｓ５３において制御
装置８１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Ｄｔの
変更を駆動回路８２に指令する。すると、ソレノイド部
５２の電磁力Ｆが若干強まり、その時点での二点間差圧
（ＰｄＨ−ＰｄＬ）では上下付勢力の均衡が図れないた
め、作動ロッド５３が上動して戻しバネ６８が蓄力さ
れ、この戻しバネ６８の下向き付勢力ｆ１の増加分が上
向きの電磁付勢力Ｆの増加分を補償して再び数４式が成
立する位置に作動ロッド５３の弁部５６が位置決めされ
る。その結果、制御弁の開度、つまり連通路６０の開度
が若干減少し、クランク圧Ｐｃが低下傾向となり、この
クランク圧Ｐｃとシリンダボア２０の内圧とのピストン
２１を介した差も小さくなって斜板１８が傾斜角度増大
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。圧縮機の吐出容量が増
大すれば冷媒循環回路における冷媒流量も増大し、蒸発
器３８での除熱能力も高まり温度Ｔｅ（ｔ）も低下傾向
に向かうはずであり、又、二点間差圧（ＰｄＨ−Ｐｄ
Ｌ）は増加する。

【００５９】他方、Ｓ５２判定がＹＥＳの場合、車室内
は寒く熱負荷が小さいと予測されるため、Ｓ５４におい
て制御装置８１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Ｄ
ｔの変更を駆動回路８２に指令する。すると、ソレノイ
ド部５２の電磁力Ｆが若干弱まり、その時点での二点間
差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）では上下付勢力の均衡が図れな
いため、作動ロッド５３が下動して戻しバネ６８の蓄力
も減り、この戻しバネ６８の下向き付勢力ｆ１の減少分
が上向きの電磁付勢力Ｆの減少分を補償して再び数４式
が成立する位置に作動ロッド５３の弁部５６が位置決め
される。その結果、制御弁の開度、つまり連通路６０の
開度が若干増加し、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２０の内圧とのピストン
２１を介した差も大きくなって斜板１８が傾斜角度減少
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。圧縮機の吐出容量が減
少すれば、蒸発器３８での除熱能力も低まり温度Ｔｅ
（ｔ）も増加傾向に向かうはずであり、又、二点間差圧
（ＰｄＨ−ＰｄＬ）は減少する。

【００６０】このようにＳ５３及び／又はＳ５４でのデ
ューティ比Ｄｔの修正処理を経ることで、検出温度Ｔｅ
（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）からずれていてもデュ
ーティ比Ｄｔが次第に最適化され、更に制御弁での内部
自律的な弁開度調節も相俟って温度Ｔｅ（ｔ）が設定温
度Ｔｅ（ｓｅｔ）付近に収束する。

【００６１】図５のメインルーチンのＳ４３判定でＹＥ
Ｓの場合、制御装置８１は図７の加速時制御ルーチンに
示す一連の処理を実行する。まずＳ８１（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Ｄ
ｔＲとして記憶する。ＤｔＲは、後述するＳ８７でのデ
ューティ比Ｄｔの戻し制御における目標値である。Ｓ８
２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８１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０％に設定変更し
てコイル７５への通電停止を駆動回路８２に指令する。
これにより、制御弁の開度は戻しバネ６８の作用で一義
的に最大（全開）となり、クランク圧Ｐｃが増大して圧
縮機の吐出容量は最小となる。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０％に維持される。換言す
れば、タイマ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の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。

【００６２】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Ｄｔの戻し制御が行われる。この
戻し制御の趣旨は、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１８の傾斜角度の急変による
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−ｔ４）
をかけて直線的パターンのＤｔ復帰が実施される。な
お、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、加速制御ルー
チンの処理が終了し、処理が図５のメインルーチンに戻
される。

【００６３】上記構成の本実施形態においては、次のよ
うな効果を奏する。 （１）本実施形態では、蒸発器３８での熱負荷の大きさ
に影響される吸入圧Ｐｓそのものを制御弁の開度制御に
おける直接の指標とすることなく、冷媒循環回路におけ
る二つの圧力監視点Ｐ１，Ｐ２間の差圧（ＰｄＨ−Ｐｄ
Ｌ）を直接の制御対象として圧縮機の吐出容量のフィー
ドバック制御を実現している。このため、蒸発器３８で
の熱負荷状況にほとんど影響されることなく、エンジン
Ｅｇ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。

【００６４】（２）通常時においても、検出温度Ｔｅ
（ｔ）及び設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）に基づいてデューテ
ィ比Ｄｔを自動修正（図６のＳ５１〜Ｓ５４）すると共
に、二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）を指標とした制御弁
の内部自律的な弁開度調節に基づいて圧縮機の吐出容量
を制御することにより、検出温度Ｔｅ（ｔ）と設定温度
Ｔｅ（ｓｅｔ）との差が小さくなる方向に冷媒流量を誘
導して人間の快適感を満足させる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。

【００６５】（３）差圧検知手段５３，７２は、冷媒循
環回路の冷媒流量の変化に伴い二点間差圧（ＰｄＨ−Ｐ
ｄＬ）が増大又は減少傾向を示すとき、圧縮機からの冷
媒ガスの吐出量が二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）の変化
を打ち消すものとなるように、この二点間差圧（ＰｄＨ
−ＰｄＬ）に基づく押圧作用を作動ロッド５３に及ぼ
す。従って、種々の要因で冷媒循環回路の冷媒流量が変
化したとしても、その変化を打ち消す方向でクランク圧
Ｐｃの調節つまりは吐出容量の調節を達成することがで
きる。

【００６６】（４）制御弁（コイル７５）のデューティ
比Ｄｔを外部制御することで、冷媒循環回路の冷媒流量
（ひいては圧縮機の吐出容量）をほぼ一義的に変化させ
ることができる。このため、特に加速時制御における圧
縮機の吐出容量の復帰パターンを、図７のＳ８７（ｔ４
−ｔ５間）で示すようなある程度緩やかな直線的パター
ンとすることが容易となり、吐出容量の復帰過程におけ
る衝撃や異音の発生を効果的に防止又は抑制することが
可能となる。

【００６７】（５）制御弁は、第２圧力室（プランジャ
室７１）へ導入される第２圧力監視点Ｐ２のＰ２圧力Ｐ
ｄＬを、制御弁内給気通路５９，６０を介してクランク
室１５にも供給することで、このＰ２圧力ＰｄＬを圧縮
機の吐出容量制御に利用している。従って、クランク室
１５の圧力制御構成としては、制御弁（バルブハウジン
グ５８）に接続される外部からの通路を、第１検圧通路
４１、第２検圧通路４２及びクランク通路４４の三つ備
えるのみで良い。つまり、バルブハウジング５８は、各
外部通路４１，４２，４４を内部に接続するための窓口
となるポート６２，６３，６７を三つ備えるのみで良
く、それが挿着されるリヤハウジング１４の収容孔１４
ａとの間において、各ポート６２，６３，６７間及び大
気圧雰囲気との間のそれぞれを遮断するシール部材７６
〜７８を三つ備えるのみで良い。

【００６８】ここで比較例として、第１検圧通路４１及
び第２検圧通路４２のいずれもが、冷媒循環回路の吐出
圧力領域からクランク室１５への圧力供給のための通路
を構成しない場合に対応した制御弁を考えてみる。この
場合、制御弁（バルブハウジング５８）に接続される外
部からの通路としては、第１検圧通路４１、第２検圧通
路４２、吐出圧力領域からの通路、及びクランク室１５
への通路の四つが必要となる。従って、バルブハウジン
グ５８には、各外部通路を内部に接続するための窓口と
なるポートが四つ必要となる。この四ポート構成は、バ
ルブハウジング５８と圧縮機のリヤハウジング１４の収
容孔１４ａとの間において、各ポート間及び大気圧雰囲
気との間のそれぞれを遮断するシール部材を四つ必要と
することにつながる。

【００６９】以上のように、ポート６２，６３，６７及
びシール部材７６〜７８を少なくできることは、制御弁
の構成の簡素化ひいてはクランク室１５の圧力制御構成
の簡素化につながる。

【００７０】（６）プランジャ室７１が第２圧力室を兼
ねることで、例えば両室を別個に備える場合と比較し
て、制御弁（バルブハウジング５８）の軸線方向への大
型化を抑制することができる。従って、この制御弁が装
着された圧縮機の小型化を図ることができ、特に狭い車
輌のエンジンルームに配置される車輌用空調装置の圧縮
機として好適なものとなる。

【００７１】（７）作動ロッド５３は、区画部５４、連
結部５５及びガイドロッド部５７（弁部５６）が一体成
形されてなる。言い換えれば、区画部材５４、連結部材
５５及び弁体５６が作動ロッド５３の一部品で具体化さ
れている。従って、例えば制御弁の組立時におけるこれ
ら５４〜５７の取り扱いが容易となる。

【００７２】（８）連通路（弁孔）６０の口径面積Ｓ１
と区画部５４の軸直交断面積Ｓ２とが等しくされている
（Ｓ１＝Ｓ２）。従って、数４式からも明らかなよう
に、作動ロッド５３を位置決めする力学的要素から、二
点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）以外のガス圧力要素がほぼ
排除されている。その結果、二点間差圧（ＰｄＨ−Ｐｄ
Ｌ）のみに基づく精度の良い冷媒流量制御を行なうこと
ができる。また、図３からも明らかなように、制御弁の
組立時において、区画部５４を弁室５９側から連通路６
０を介して高圧室６５に挿入する手順を採ることがで
き、前記（７）で述べた各部５４〜５７の一体成形を容
易に具体化することができる。つまり、例えば、連通路
６０の口径面積Ｓ１が区画部５４の軸直交断面積Ｓ２よ
りも小さければ、区画部５４を弁室５９側から挿入する
ことができなくなる。従って、この場合（Ｓ２＞Ｓ１）
には、区画部５４とガイドロッド部５７（弁部５６）と
を別個に製作し、さらにはこれらを別個にバルブハウジ
ング５８に対して組み込む手順を踏まなくてはならなく
なるのである。

【００７３】（９）制御弁は、ソレノイド部５２のコイ
ル７５への通電制御によって、二点間差圧（ＰｄＨ−Ｐ
ｄＬ）に基づく押圧力と対抗する電磁力Ｆを適宜変更で
きる。このため、冷媒循環回路における冷媒流量の目標
値（設定二点間差圧）を外部からの制御により設定変更
することができる。故に本実施形態の制御弁は、ソレノ
イド部５２の電磁力Ｆを変更しない限り定流量弁的に振
る舞うが、外部からのコイル７５の通電制御によって冷
媒流量の目標値（設定二点間差圧）を必要に応じて変え
られるという意味で外部制御方式の冷媒流量制御弁（又
は吐出容量制御弁）として機能する。又、かかる冷媒流
量（又は吐出容量）の外部制御性のために、必要時（又
は非常時）には、冷媒循環回路の蒸発器３８での熱負荷
状況にかかわりなく、圧縮機の吐出容量（ひいては負荷
トルク）を短時間に急変させるような緊急避難的な容量
変更も可能となる。従ってこの制御弁によれば、通常時
において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。

【００７４】（１０）戻しバネ６８は、ソレノイド部５
２のコイル７５への非通電時において、圧縮機の吐出容
量を減少させる方向（弁開方向）に作動ロッド５３（弁
部５６）を位置決めする構成である。従って、コイル７
５への通電停止等によりソレノイド部５２が非作動状態
又は不活性状態に陥った場合でも、戻しバネ６８の自発
的な作用によって作動ロッド５３を位置決めし、圧縮機
の吐出容量が減少する方向にクランク圧Ｐｃを誘導する
こと、つまりは圧縮機の負荷トルクをゼロ又は最小にす
ることができる。従って、圧縮機の安全性（非常事態に
対する安全化対応能力）が高まる。また、コイル７５へ
の非通電状態を維持することで圧縮機の吐出容量を最小
とすることができるため、クラッチレス型圧縮機に好適
なものとなる。

【００７５】（１１）圧縮機は、クランク室１５の内圧
Ｐｃを制御することでピストン２１のストロークを変更
可能に構成された斜板式の容量可変型圧縮機であり、本
実施形態の制御弁はこの斜板式の容量可変型圧縮機の容
量制御に最も適している。

【００７６】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。 ○上記実施形態において制御弁は、二点間差圧（ＰｄＨ
−ＰｄＬ）の検知のために第２圧力室（プランジャ室７
１）へ導入される第２圧力監視点Ｐ２の圧力ＰｄＬを、
制御弁内給気通路５９，６０を介してクランク室１５に
も供給することで、クランク室１５の圧力すなわち圧縮
機の吐出容量を制御するように構成されていた。これを
変更し、図８及び図９にそれぞれ示すように、第１圧力
室６５へ導入される第１圧力監視点Ｐ１の圧力ＰｄＨ
を、制御弁内給気通路６０，５９を介してクランク室１
５にも供給することで、圧縮機の吐出容量を制御するよ
うに構成しても良い。なお、図９の制御弁においてプラ
ンジャ７２と収容筒６９との間には図示しない隙間が形
成されており、この隙間を介してＰ１圧力ＰｄＨが第１
圧力室６５（プランジャ室７１）に供給されている。

【００７７】また、図９の制御弁にあっては、プランジ
ャ７２と固定鉄心７０との上下関係つまり電磁吸引力の
作用方向が上記実施形態の制御弁及び図８の制御弁とは
逆であるとともに、弁体５６は作動ロッド５３と別体で
かつこの作動ロッド５３と反対側で連通路６０の開度を
調節する構成となっている。そして、コイル７５が無通
電状態では、プランジャ７２及び作動ロッド５３は緩衝
バネ７４によって最上動位置（図９に示す状態）に配置
され、弁体５６が作動ロッド５３によって突き上げられ
て連通路６０を全開する（戻しバネ６８は緩衝バネ７４
よりも弱いものが用いられている）。この状態から、コ
イル７５に対して通電が開始され、プランジャ７２と固
定鉄心７０との間に生じる下向きの電磁吸引力が或る程
度にまで大きくなると、プランジャ７２及び作動ロッド
５３が緩衝バネ７４に抗して下動する。プランジャ７２
及び作動ロッド５３が下動すれば、弁体５６も戻しバネ
６８によって下動して連通路６０の開度を減少させるこ
ととなる。

【００７８】なお、図８及び図９の制御弁において上記
実施形態と同一又は相当部材には、同じ番号を付して説
明を省略している。 ○図１０に示すように、上記実施形態の制御弁から調芯
構造（バネ座部材７９及び調芯ボール８０）を削除し、
戻しバネ６８を区画部５４に直接当接させる構成とする
こと。つまり、区画部５４に、バネ座部材７９と同様な
戻しバネ６８が外嵌される凸部５４ａを形成してバネ座
部材７９を兼ねさせること。このようにすれば、制御弁
の構成が簡単となる。

【００７９】○上記実施形態の制御弁において、作動ロ
ッド５３の区画部５４の軸直交断面積Ｓ２と、連通路６
０の口径面積Ｓ１との関係を、「Ｓ２＞Ｓ１」に設定変
更すること。この場合、上記数３式を理解し易く整理す
ると次のようになる。

【００８０】（ＰｄＨ−Ｐｃ）Ｓ２−（ＰｄＬ−Ｐｃ）
Ｓ１＝Ｆ−ｆ１＋ｆ２ この式に対して上記数４式（Ｓ１＝Ｓ２）の右辺を一致
させると次のようになる。

【００８１】（ＰｄＨ−ＰｄＬ）Ｓ１＝Ｆ−ｆ１＋ｆ２ 前記二式の左辺を比較すれば、条件「Ｓ２＞Ｓ１」、
「ＰｄＨ＞ＰｄＬ＞Ｐｃ」から （ＰｄＨ−Ｐｃ）Ｓ２−（ＰｄＬ−Ｐｃ）Ｓ１＞（Ｐｄ
Ｈ−ＰｄＬ）Ｓ１ が成り立ち、これは「Ｓ２＞Ｓ１」設定の制御弁が「Ｓ
２＝Ｓ１」設定の制御弁と比較して、作動ロッド５３に
作用する二点間差圧（ＰｄＨ−ＰｄＬ）に基づく荷重が
拡大されていることを意味している。従って、冷媒循環
回路における冷媒流量が少なくても、つまり二点間差圧
（ＰｄＨ−ＰｄＬ）が小さくても、この二点間差圧（Ｐ
ｄＨ−ＰｄＬ）を作動ロッド５３の位置決めに確実に反
映させることができる。

【００８２】○制御弁を、給気通路４１，４４及び抽気
通路３１の両方の開度調節によりクランク圧Ｐｃを調節
する三方弁構成としても良い。 ○ワッブル式の容量可変型圧縮機の制御弁において具体
化すること。

【００８３】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）前記区画部材５４の遮断機能部分における軸直交
断面積Ｓ２を弁孔６０の口径面積Ｓ１よりも大きく設定
した請求項４に記載の容量可変型圧縮機の制御弁。

【００８４】このようにすれば、冷媒循環回路における
冷媒流量が少なくても、つまり二点間差圧（ＰｄＨ−Ｐ
ｄＬ）が小さくても、この二点間差圧（ＰｄＨ−Ｐｄ
Ｌ）を作動ロッド５３の位置決めに確実に反映させるこ
とができる。

【００８５】（２）前記区画部材５４、連結部材５５及
び弁体５６は一体成形されている請求項４又は５に記載
の容量可変型圧縮機の制御弁。この構成によれば、例え
ば制御弁の組立時における区画部材５４、連結部材５５
及び弁体５６の取り扱いが容易となる。

【００８６】（３）前記電気駆動部５２の非通電時にお
いて、クランク室１５の圧力が圧縮機の吐出容量を減少
させる方向に弁体５６を位置決めする初期化手段６８を
備えている請求項２〜５に記載の容量可変型圧縮機の制
御弁。

【００８７】この構成によれば、電力供給の停止等によ
り電気駆動部５２が非作動状態又は不活性状態に陥った
場合でも、初期化手段６８の自発的な作用によって弁体
５６を位置決めし、圧縮機の吐出容量が減少する方向に
クランク圧Ｐｃを誘導すること、つまりは圧縮機の負荷
トルクをゼロ又は最小にすることができる。従って、容
量可変型圧縮機の安全性（非常事態に対する安全化対応
能力）が高まる。また、電磁クラッチ等を介することな
くエンジンＥｇ（駆動源）から直接動力を得る、所謂ク
ラッチレス型圧縮機での本発明の採用は、電力供給の停
止がそのまま圧縮機の停止状態又は最小吐出容量状態と
なるため好適な実施形態といえる。

【００８８】（４）前記圧縮機は、クランク室１５の内
圧Ｐｃを制御することでピストン２１のストロークを変
更可能に構成された斜板式又はワッブル式の容量可変型
圧縮機である請求項１〜５、又は前記（１）〜（３）の
いずれかに記載の容量可変型圧縮機の制御弁。

【００８９】本発明の制御弁は、斜板式又はワッブル式
の容量可変型圧縮機の容量制御に最も適している。

【００９０】

【発明の効果】上記構成の本発明によれば、蒸発器での
熱負荷状況に影響されることなく、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
量の迅速な変更及びその後の復帰とを両立させることが
可能となる。

【００９１】また、クランク室の圧力制御構成として
は、制御弁に接続される外部からの通路を三つ備えるの
みで良くなる。つまり、バルブハウジングは、各外部通
路を内部に接続するための窓口となるポートを三つ備え
るのみで良く、さらには例えばそれが挿着される圧縮機
のハウジングとの間において、各ポート間及び大気圧雰
囲気との間のそれぞれを遮断するシール部材を三つ備え
るのみで良くなる。従って、制御弁ひいてはクランク室
の圧力制御構成の簡素化を図り得る。

【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】 冷媒循環回路の概要を示す回路図。

【図３】 制御弁の断面図。

【図４】 作動ロッドの位置決めを説明するための要部
拡大断面図。

【図５】 容量制御のメインルーチンのフローチャー
ト。

【図６】 通常時制御ルーチンのフローチャート。

【図７】 加速時制御ルーチンのフローチャート。

【図８】 別例を示す制御弁の断面図。

【図９】 別の別例を示す制御弁の断面図。

【図１０】別の別例を示す制御弁の要部拡大断面図。

【図１１】従来技術での吸入圧と吐出容量の関係を概念
的に示すグラフ。

【符号の説明】

１５…クランク室、２３…吐出室、３５…冷媒循環回路
を構成する外部冷媒回路、３６…凝縮器、５４…差圧検
知手段を構成する作動ロッドの区画部、５６…弁体とし
ての作動ロッドの弁部、５７…差圧検知手段を構成する
作動ロッドのガイドロッド部、５８…バルブハウジン
グ、５９…制御弁内通路を構成する弁室、６０…弁孔と
しての制御弁内通路を構成する連通路、６５…第１圧力
室としての高圧室、７１…第２圧力室としてのプランジ
ャ室、Ｐ１…第１圧力監視点、Ｐ２…第２圧力監視点、
ＰｄＨ…第１圧力監視点の圧力、ＰｄＬ…第２圧力監視
点の圧力。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 Ｆターム(参考） 3H045 AA04 AA10 AA12 AA27 BA13 BA14 BA19 BA31 CA02 CA03 CA07 CA13 CA23 CA26 CA29 DA08 DA09 DA15 DA25 DA41 EA13 EA33 EA37 EA38 EA42 3H076 AA06 BB32 BB43 CC15 CC44 CC84 CC91

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒循環回路を構成し、クランク室の圧
   力を変更することで吐出容量を変更可能な容量可変型圧
   縮機に用いられる制御弁において、 外殻となるバルブハウジング内には、 前記冷媒循環回路において容量可変型圧縮機の吐出室と
   凝縮器との間の吐出圧力領域に設定された第１圧力監視
   点からの圧力が導入される第１圧力室と、 前記吐出圧力領域において第１圧力監視点よりも下流側
   に設定された第２圧力監視点からの圧力が導入される第
   ２圧力室と、 前記第１圧力室又は第２圧力室に導かれる圧力監視点か
   らの圧力をクランク室へ供給するための制御弁内給気通
   路と、 前記制御弁内給気通路を構成する弁室と、 前記制御弁内給気通路を構成し弁室で開口された弁孔
   と、 前記弁室内に移動可能に配置され、弁室内での位置に応
   じて弁孔の開度を調節する弁体と、 前記第１圧力室及び第２圧力室に配置され、両圧力室間
   の圧力差を機械的に検知してこの圧力差に基づく荷重を
   弁体に付与する差圧検知手段とが備えられた容量可変型
   圧縮機の制御弁。
2. 【請求項２】 前記差圧検知手段には流量設定手段が作
   動連結され、この流量設定手段は、二つの圧力室間の差
   圧に基づく付与荷重と対抗する付勢力を与えその付勢力
   に応じて冷媒循環回路における冷媒流量の目標値を設定
   するとともに、この付勢力を外部からの電気制御によっ
   て変更可能な電気駆動部を備えている請求項１に記載の
   容量可変型圧縮機の制御弁。
3. 【請求項３】 前記電気駆動部は、バルブハウジング内
   に区画されたプランジャ室と、プランジャ室に移動可能
   に収容されたプランジャと、外部からの電気制御によっ
   てプランジャに電磁付勢力を作用させる電磁力付与手段
   とを備えており、 前記プランジャ室が第１圧力室又は第２圧力室を兼ねる
   ことで、このプランジャ室の圧力を受承するプランジャ
   が差圧検知手段を構成している請求項２に記載の容量可
   変型圧縮機の制御弁。
4. 【請求項４】 前記バルブハウジング内においてその軸
   線方向には、第１圧力室、弁孔、弁室、第２圧力室が同
   順で配置され、弁体はバルブハウジングの軸線方向へ移
   動することで弁孔の開度を調節し、第１圧力室と弁孔と
   はバルブハウジングの軸線方向へ移動可能な区画部材に
   よって遮断され、この第１圧力室の圧力を受承する区画
   部材が差圧検知手段を構成し、弁体と区画部材とは弁孔
   に遊挿された連結部材を介して作動連結されている請求
   項１〜３のいずれかに記載の容量可変型圧縮機の制御
   弁。
5. 【請求項５】 前記区画部材の遮断機能部分における軸
   直交断面積と、弁孔の口径面積とを同じに設定した請求
   項４に記載の容量可変型圧縮機の制御弁。