JP2003083244A

JP2003083244A - 斜板型可変容量圧縮機

Info

Publication number: JP2003083244A
Application number: JP2001270919A
Authority: JP
Inventors: Mikio Matsuda; 三起夫松田; Motohiko Ueda; 元彦上田
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2003-03-19
Also published as: US20030044289A1; US6863503B2; DE10241435A1

Abstract

(57)【要約】【課題】斜板室の圧力を変化させることによって吐出
容量を変化させる形式の斜板型可変容量圧縮機におい
て、容量制御弁を簡素化して低コスト化する。【解決手段】吐出室２８内の加圧された流体の一部を
斜板室２３へ供給してピストン７に背圧を加えると共
に、容量制御弁２９を使用して背圧を変化させる斜板型
可変容量圧縮機において、容量制御弁２９として２方向
電磁弁のような単なる開閉弁を使用する。この開閉弁を
デューティ制御すれば圧縮機の容量を無段階に変化させ
ることができる。また、この圧縮機を車両用空調装置の
冷媒圧縮機として使用し、圧縮機のトルクを検出すると
共に、圧縮機の制御装置と車両或いはエンジンの制御装
置とを連携させることによって、少なくとも車両或いは
エンジンの運転状態に応じて圧縮機の容量を変化させる
ように構成すれば、車両用空調装置のドライバビリティ
とエンジンの燃費率を向上させ得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用空調装置に
おける冷媒のような流体を圧縮するための可変容量圧縮
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平１−１９０９７２号公報
や特開平２−４９９８２号公報に記載されているよう
に、従来から車両に搭載されている空調装置用の可変容
量圧縮機においては、車室内温度を一定に保つために、
冷媒の吸入圧力や冷風の吹出温度を検出すると共に、吸
入圧力や吹出温度が一定となるように、容量制御弁によ
って圧縮機の容量（吐出容量、即ち、駆動シャフト１回
転当たりの、或いは単位時間当たりの吐出量）を変化さ
せている。しかしながら、最近はエンジンの燃費率や車
両のドライバビリティを向上させるために、エンジンの
運転状態や車両の走行状態に応じて、エンジン側或いは
車両側から圧縮機の容量を制御したいという要求が強く
なっている。

【０００３】このような要求に対して、他の従来技術、
例えば、特開平５−８７０４８号公報に記載された可変
容量圧縮機の容量制御装置においては、このような容量
制御弁の他に、外部から入力される電気信号によって開
閉する電磁弁を設けて、この電磁弁を介して外部から小
容量運転を強制することにより、圧縮機の起動時にトル
クが急激に上昇することを防止し、車両に与えるショッ
クを低減させようとしている。また、特開平１−４５９
７８号公報に記載された可変容量圧縮機の制御方法にお
いては、容量制御弁の設定吸入圧力を、ソレノイド等を
用いて外部から変化させることにより、車両の加速時等
において圧縮機の容量を小さくしてエンジンの負荷を軽
減する手段等も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術に共
通している問題は、それらに使用されている容量制御弁
の構造が複雑であるために大型化するということであ
る。また、同じ理由によって圧縮機のコストが上昇する
とか、圧縮機全体が大型化することから、圧縮機を収容
するために車両のエンジンコンパートメント内に大きな
スペースを必要とするという問題が生じる。更に、従来
技術においては圧縮機の作動によって発生しているトル
クの大きさが判らないため、エンジンを最適の状態で運
転することができないことから、エンジンの燃費率を十
分に向上させることができないとか、車両の走行状態に
応じて圧縮機の容量を自由に制御することができないた
め、例えば車両の加速時や登坂時のようにエンジンの負
荷が大きくなる時に圧縮機の容量を小さくするというこ
ともできず、車両のドライバビリティの向上に関して圧
縮機の制御による効果を十分にあげることができないと
いう問題もある。

【０００５】そこで本発明は、従来技術における前述の
ような諸問題に鑑み、新規な手段によってそれらの問題
を解消し、車両の走行状態或いはエンジンの運転状態に
応じて圧縮機の容量を自由に制御することができるよう
にすることにより、エンジンの燃費率を向上させると共
に、車両のドライバビリティが圧縮機の運転によって少
しでも悪化することがないようにすることを目的として
いる。また、構造の複雑な容量制御弁を使用することに
よるコストの上昇や、圧縮機が大型化することを避け
て、車両のエンジンコンパートメント内への圧縮機の組
み込みや、設計そのものを容易にすることを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、この課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１又
は２に記載された斜板型可変容量圧縮機を提供する。

【０００７】本発明においては、斜板型可変容量圧縮機
の斜板室に作用する流体の圧力を変化させるための容量
制御弁として、斜板室への高圧の流体の供給路、又は斜
板室からの高圧の流体の排出路を単に開閉する開閉弁を
設けるので、容量制御弁自体と圧縮機全体が小型化、低
コスト化すると共に、圧縮機の組み込みが容易になる。
高圧の流体としては吐出室にある加圧された流体を使用
することができる。また、この圧縮機は、車両に搭載さ
れる空調装置用の冷媒圧縮機として使用すると好ましい
結果が得られる。

【０００８】具体的に、容量制御弁用の開閉弁としては
２方向電磁弁を使用することが好適である。また、開閉
弁を開閉制御するために電子式のような制御装置を設け
ることができる。この場合に制御装置によって開閉弁を
デューティ制御すれば、圧縮機の容量を無段階に変化さ
せることができる。

【０００９】更に、斜板型可変容量圧縮機のシャフトに
トルクセンサを取り付けると共に、トルクセンサの検出
値を制御装置へ入力することにより、トルクセンサの検
出値に応じて圧縮機の容量を変化させるように構成する
ことができる。それによって、圧縮機を駆動するトルク
を適正な値に制御することが可能になる。この場合、圧
縮機の制御装置を車両或いはエンジンの制御装置と連携
させることにより、少なくとも、車両の走行状態或いは
エンジンの運転状態に応じて圧縮機の容量を変化させる
ことが可能になるので、車両のドライバビリティとエン
ジンの燃費率を向上させることができる。それと反対
に、圧縮機の駆動トルクに応じてエンジンの出力や車両
の走行状態を制御することも可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施例として、図１
に斜板型可変容量圧縮機Ｃ１の断面構造を示す。図１に
おいて、１はフロントハウジング、２はミドルハウジン
グ、３はリアハウジングであって、これらは図示しない
通しボルトのような手段によって一体化されている。４
は入力軸としてのシャフト、５はそれに取り付けられた
ドライブプレート、６はシャフト４に対して自由に傾斜
することができるように緩挿された概ね円盤形の斜板で
ある。

【００１１】７は、斜板６の周辺部に係合してシャフト
４と平行な方向に往復動をすることができる複数個のピ
ストンであって、シャフト４の周囲に均等に例えば５個
設けられている。なお、これらのピストンは必ずしも均
等に設ける必要はない。８は減摩用の半球状のシューで
あって、ピストン７を斜板６の周辺部に摺動可能に係合
させるために、ピストン７の端部に形成された半球形の
窪みに嵌合すると共に、２個１組となって斜板６を摺動
可能に挟んでいる。９はドライブプレート５から突出す
るように形成されたアームであって、これに対応するよ
うに、斜板６には先端にガイドピン１０を備えているア
ーム状のガイドピンホルダ１１が突出して設けられてお
り、このガイドピン１０がアーム９の先端に形成された
カム形状のリンク溝１２に係合している。

【００１２】１３はドライブプレート５を介してシャフ
ト４を軸方向に支持しているスラストベアリングであっ
て、１４及び１５はシャフト４を半径方向に軸支してい
るラジアルベアリングである。１６はバルブプレート１
７に設けられたリード弁状の吸入弁であって、同じく１
８は吐出弁である。１９は吐出弁１８の破損を防止する
ための弁止板であって、２０はそれを取り付けるための
ボルトである。

【００１３】２１は前述のピストン７が摺動可能に挿入
されるようにミドルハウジング２に互いに平行に形成さ
れた複数個のシリンダを示す。２２はシリンダ２１の内
部においてピストン７の先端面によって形成されて、冷
媒のような流体を圧縮する作動室である。２３は斜板６
等を収容する斜板室であって、密閉された空間としてフ
ロントハウジング１内に形成される。

【００１４】２４はスプリングであって、シャフト４に
緩挿されて斜板６を軸方向に、図１において右方向に常
時押圧することにより、斜板６の傾斜角度（シャフト４
と直角に交わる仮想の平面に対して斜板６がなす角度）
が小さくなるように斜板６を付勢している。また、スプ
リング２４の付勢力は斜板６を介して全てのピストン７
を軸方向の右方向に押圧し、各ピストン７のストローク
が最小となるように、それらを上死点に向かって付勢し
ている。

【００１５】なお、２５は、バルブプレート１７に開口
していて前述の吸入弁１６によって開閉される吸入口、
同じく２６は吐出弁１８によって開閉される吐出口、２
７はリアハウジング３の内部に環状に形成された吸入
室、２８はリアハウジング３の中心部に形成された吐出
室である。

【００１６】斜板型可変容量圧縮機Ｃ１の吐出容量を変
化させるために、リアハウジング３には容量制御弁２９
が取り付けられている。容量制御弁２９は電磁駆動式の
所謂２方向弁であって、後に詳しい構造を例示するよう
に、例えばデューティ制御のために制御圧流体の供給路
を単に繰り返して開閉することができるだけの、きわめ
て簡単な構造を有する安価な開閉弁である。３０はリア
ハウジング３に形成された取り付け穴の中へ制御弁２９
を固定するためのサークリップを示している。

【００１７】３１は斜板室２３を密封するためにシャフ
ト４に設けられたシャフトシールであるが、その外側に
は本発明の斜板型可変容量圧縮機における特徴の１つと
してトルクセンサ３２が設けられている。トルクセンサ
３２はシャフト４に作用するトルクの大きさを検出する
もので、それ自体は公知のものであってよく、例えば磁
歪式のもの等を使用することができる。

【００１８】３３は吐出室２８にある高圧(吐出圧)の冷
媒の一部を容量制御弁２９へ導入するためにリアハウジ
ング３に設けられた連通孔であって、３４は、吐出圧を
制御弁２９によって減圧して形成した制御圧を斜板室２
３内へ供給するために設けられた制御圧供給孔である。
また、斜板室２３と吸入室２７との間のミドルハウジン
グ２には、流体(冷媒)の流れに抵抗を与える小径の絞り
通路３５が設けられている。なお、３６は、斜板６にシ
ャフト４を緩挿するために斜板６の中心部に形成された
ガイド孔であって、斜板６がシャフト４に対して傾斜す
ることができるような形状に形成されている。

【００１９】次に、第１実施例としての斜板型可変容量
圧縮機Ｃ１の基本的な圧縮作用について説明する。図示
しない車両走行用のエンジンからベルト伝動装置等を介
して（更に電磁クラッチ等を介在させてもよい。）シャ
フト４が回転駆動されることによって、ドライブプレー
ト５がアーム９とガイドピンホルダ１１を介して斜板６
を回転駆動する。斜板６は後述のように制御装置によっ
て指定された傾斜角度を維持しながら回転する。各ピス
トン７の後端は一対のシュー８を介して共通の斜板６の
周辺部に係合しているから、斜板６が回転と同時にその
傾斜角度に応じた大きさの揺動をする時に、ピストン７
は斜板６の揺動運動の軸方向成分を受けてシリンダ２１
内で往復運動をする。従って、吸入行程にある各ピスト
ン７は作動室２２を拡大させるので、冷媒が吸入室２７
から吸入弁１６を介して作動室２２内へ吸入される。ま
た、吐出行程にある各ピストン７は作動室２２を縮小さ
せるので、冷媒は作動室２２内で圧縮されて高圧とな
り、吐出弁１８を押し開いて吐出室２８内へ吐出され
る。

【００２０】斜板型可変容量圧縮機Ｃ１においては、前
述のような構造によって斜板６はその傾斜角度が可変に
なっていると共に、スプリング２４によって常時図１に
おいて右方向に付勢されている。スプリング２４による
右方向への付勢力は全てのピストン７へ伝えられる。ま
た、圧縮行程にある各ピストン７には、それが作動室２
２内の冷媒を圧縮する時に反力として発生する左方向へ
の大きい力が作用していると共に、吸入行程にある各ピ
ストン７には、作動室２２へ冷媒を吸入する時に発生す
る反力としての右方向への比較的に小さい力が作用して
いる。また、全てのピストン７に斜板室２３内の圧力が
背圧として作用することによって、それらは均等に右方
向への力を受けている。斜板６は全てのピストン７を軸
方向に連動させているから、斜板６はそれぞれのピスト
ン７に作用するそれらの軸方向力が全体として釣り合う
位置まで軸方向に移動して、その位置に応じた傾斜角度
を維持することになる。

【００２１】従って、容量制御弁２９を操作して斜板室
２３の圧力（制御圧力）、つまり、全てのピストン７の
背圧を変化させると、斜板６の傾斜角度が変化して各ピ
ストン７のストロークが一斉に変化し、斜板型可変容量
圧縮機Ｃ１の容量が無段階に変化する。即ち、斜板室２
３の圧力を低下させると、斜板６の傾斜角度がより大き
くなるので、各ピストン７のストロークが大きくなって
圧縮機Ｃ１の容量が大きくなる。図１は容量が最大とな
った運転状態を示している。これと反対に斜板室２３の
圧力を上昇させると、斜板６の傾斜角度と各ピストン７
のストロークが小さくなって圧縮機Ｃ１の容量も小さく
なる。図２は斜板６の傾斜角度が最小となって容量が実
質的に零になった運転状態を示している。図２に示す運
転状態においては全てのピストン７が上死点位置にあっ
て殆ど往復運動をしない。

【００２２】第１実施例の斜板型可変容量圧縮機Ｃ１に
おいて、斜板室２３の圧力を変化させるために使用して
いる容量制御弁２９は、単に流路を開閉することができ
るだけの簡単な開閉弁としての２方向電磁弁である。そ
の作用と関連部分の構成を模式的に図３及び図４に示
す。これらの図において、３７は車両或いはエンジンの
ための制御装置を示していると共に、３８は圧縮機Ｃ１
のための制御装置を示している。制御装置３８には前述
のトルクセンサ３２が検出した圧縮機Ｃ１のトルク信号
が入力されている。制御装置３７及び３８はいずれもマ
イクロコンピュータを備えた電子式制御装置（ＥＣＵ）
として構成されており、両者の間で信号を交換するよう
になっている。言うまでもなく両者は一体化されていて
もよい。

【００２３】制御装置３８は容量制御弁２９に対して駆
動信号としてＯＮ−ＯＦＦの二値からなる電流を供給す
る。即ち、一定の大きさの電流を供給するか、或いはそ
れを遮断する。それによって制御弁２９は開弁位置と閉
弁位置のいずれか一方をとる。図３に示すように制御弁
２９が開弁した時には、吐出室２８にある加圧された冷
媒の一部が連通孔３３と、制御弁２９と、制御圧供給孔
３４とを通過して斜板室２３へ流入する。斜板室２３へ
流入した冷媒の一部は細い絞り通路３５を通って吸入室
２７へ流出する。従って、制御弁２９が開弁している時
間が長くなるほど斜板室２３の圧力は高くなる。もっと
も、斜板室２３の圧力が吐出室２８の圧力を超えること
はない。斜板室２３の圧力が上昇することにより、斜板
６は図１又は図２において軸方向の右方向へ移動する。
最終的には図２に示すような位置まで移動して斜板６の
傾斜角度が零に近くなる（全てのピストン７が上死点の
近くまで到達する）。従って、全てのピストン７のスト
ロークが零近くになって、斜板６が回転しても全てのピ
ストン７が殆ど往復運動をしなくなるために、圧縮機Ｃ
１の容量が最小となる。

【００２４】図４は、制御装置３８から容量制御弁２９
へ供給されている駆動信号としての電流が遮断されて、
制御弁２９が閉弁した運転状態を示している。この時は
斜板室２３内の冷媒が絞り通路３５を通って吸入室２７
へ流れるために、各ピストン７の背圧である斜板室２３
の圧力（制御圧力）が低下して軸方向力の釣り合いが崩
れる。そこで、全ての軸方向力が新たに釣り合う位置ま
で斜板６が軸方向に移動（後退）することになる。その
結果、斜板６の傾斜角度と全てのピストン７のストロー
クが大きくなり、それに応じて圧縮機Ｃ１の容量も大き
くなる。前述のように、それらが最大となった状態が図
１に示されている。

【００２５】制御装置３８によって容量制御弁２９を制
御する方法としては所謂デューティ制御を行なうことが
望ましい。この場合には、容量制御弁２９に与えられる
駆動信号が、図７の（b）に例示したように、短時間毎
にＯＮ−ＯＦＦを繰り返すパルス状の電流となる。駆動
信号のＯＮ−ＯＦＦは容量制御弁２９の開弁及び閉弁に
対応している。このパルス信号のデューティ比を変化さ
せることにより、斜板６の傾斜角度及びピストン７のス
トロークと圧縮機の容量を無段階に円滑に変化させるこ
とができる。図７（a）にはデューティ比と容量（ここ
では最大容量に対する比率として示す）の関係が線図と
して示されている。デューティ比と容量比の関係はほぼ
直線となっている。これをマップとして制御装置３８の
中に設定することができる。

【００２６】このように、容量制御弁２９をデューティ
制御する場合には、例えば、制御弁２９の単位時間当た
りの合計開弁時間を少なくすることによって、斜板室２
３の圧力を最大値よりも低い中間の任意の高さに維持す
ることができるので、斜板６の傾斜角度と各ピストン７
のストロークがそれぞれ最大値の何分の一というような
任意の中間値となって、圧縮機Ｃ１の容量もそれに対応
して最大と最小の中間の値となる。デューティ制御が行
われる場合には、図３に示す状態と図４に示す状態がそ
れぞれ任意に決められた短時間だけ経過した後に交替す
るというパターンが反復されることになる。

【００２７】このように開弁と閉弁だけをする容量制御
弁２９としては、公知の安価な２方向電磁弁等をそのま
ま使用することができる。図５及び図６は容量制御弁２
９の構造の具体例を示したものである。図５は先に説明
した図３の場合に対応する容量制御弁２９の開弁状態を
示しており、図６は同じく図４の場合に対応する閉弁状
態を示している。

【００２８】図５において、５１は非磁性体の材料から
なる弁本体、５２は図１に示す吐出室２８への連通孔３
３に接続する流入路、５３は弁座、５４は図１及び図３
に示す制御圧供給孔３４と接続する流出路、５５は後述
のスプールを案内するための円筒面からなるガイド部、
５６は磁性体からなるリング、５７は同じく磁性体から
なるケース、５８は合成樹脂等の非磁性体からなるボビ
ンであって、これにコイル５９が巻かれている。６０は
冷媒の洩れを防止するためのＯリング、６１は磁性体か
らなるスプール、６２ａ，６２ｂはスプール６１の一部
としてガイド部５５によって案内される円柱部、６３は
ロッド６４と一体化された球形の弁体、６６は磁性体の
キャップ、６７は弁体６３を弁座５３に押し付ける方向
の力を発生するスプリング６８を収容する空間である。
なお、６５は空間６７と空間７１とを連通させてそれら
を均圧化する均圧孔、６９はコイル５９に接続する端
子、７０は端子ホルダを示している。

【００２９】図５に示す容量制御弁２９はこのような構
造を有するから、磁気回路はキャップ６６、ケース５
７、リング５６、及びスプール６１によって形成され
る。図５はコイル５９に通電した状態を示しており、そ
れによって前述の磁気回路が形成されるため、スプール
６１の円柱部６２ｂの上端面７３がキャップ６６の吸引
面７２に吸引されることによって弁体６３が弁座５３か
ら離れ、容量制御弁２９が開弁状態となる。開弁状態に
おいては吐出室２８にある高圧の冷媒の一部が斜板室２
３へ供給されるので斜板室２３の圧力が上昇する。この
状態が前述のように図３に示されている。この時は斜板
型可変容量圧縮機Ｃ１の容量が減少する。

【００３０】コイル５９への通電が遮断された状態、即
ち、容量制御弁２９の閉弁状態が図６に示されている。
この時は、キャップ６６の吸引面７２がスプール６１の
上端面７３を吸引する力が消滅するので、スプール６１
と弁体６３はスプリング６８の付勢力によって下降して
弁座５３の開口を閉塞する。この状態は図４に示す容量
制御弁２９の状態に対応している。それによって斜板室
２３にある冷媒の一部が絞り通路３５を通って吸入室２
７へ戻るので、斜板室２３の圧力が低下し、前述のよう
に斜板６が軸方向に移動してストロークが大きくなる結
果、圧縮機Ｃ１の容量が増大する。

【００３１】つまり、容量制御弁２９を開弁させた時に
は斜板型可変容量圧縮機Ｃ１の容量が減少するし、容量
制御弁２９を閉弁させた時は圧縮機Ｃ１の容量が増加す
る。このように、制御装置３８のような手段によって容
量制御弁２９のコイル５９への通電を単にＯＮ−ＯＦＦ
することによって、斜板室２３の圧力を増加又は減少さ
せて、斜板型可変容量圧縮機Ｃ１の吐出容量を自由に制
御することができる。

【００３２】そのために、制御装置３８において実行す
ることができるデューティ制御の具体的な手順を図８に
例示する。この場合は、図５に示すような容量制御弁２
９のコイル５９へ連続的に通電する時（容量制御弁２９
を連続的に開弁させる時、実施例においては斜板型可変
容量圧縮機Ｃ１の容量を運転状態において実質的に零に
維持する時）のデューティ比を１としている。これは図
２、図３や図５に示された状態を連続的に維持すること
でもある。なお、この場合の斜板型可変容量圧縮機は駆
動シャフトに電磁クラッチのようなものを備えていな
い、所謂クラッチレスタイプのものでよい。

【００３３】図８に示す制御プログラムはエンジンの始
動操作が開始された時から、制御装置３８によって短時
間毎に繰り返して実行される。エンジンの始動時にはエ
ンジンの負荷をできるだけ軽くして始動を容易にするこ
とが望ましいから、始動操作が開始された時は無条件に
ステップ１０１へ進んで、デューティ比（ＤＴ）を最大
のＤｍａｘ、即ち、１とする。それによって容量制御弁
２９は連続的に開弁して図３に示すような状態になるの
で、実施例の圧縮機Ｃ１の斜板６は図２に示すように傾
斜角度が最小の状態となって、吐出容量が実質的に零に
なる。

【００３４】但し、エンジンの停止時から或る程度の長
い時間が経過すると、圧縮機Ｃ１の吐出室２８の圧力が
低下して、吸入室２７の圧力と均圧化するので、始動時
に容量制御弁２９を開弁させても斜板室２３の圧力が直
ちに大きく上昇するという訳ではない。また、運転の停
止状態でもスプリング２４は斜板６を軸方向に押圧して
いるので、斜板６を介して全てのピストン７が上死点位
置へ押し付けられており、全てのピストン７のストロー
クが実質的に零になっているため、圧縮機Ｃ１の容量も
実質的に零となっている。従って、エンジンの始動時に
は全ての作動室２２における圧縮反力も実質的に零とな
っているので、斜板室２３の圧力が上昇しなくても、斜
板６はスプリング２４の付勢力によって傾斜角度が零の
状態に維持される。

【００３５】エンジンの始動が終わってシャフト４の回
転数が上昇してくると、斜板６はそのリンク機構の性質
によって傾斜角度が自然に大きくなろうとする傾向を帯
びているので、各ピストン７が僅かながら往復運動をす
るようになり、微量の冷媒の吸入と圧縮が生じることに
よって、吐出室２８の圧力が少しずつ上昇して行く。こ
のようにして圧力が少し上昇した冷媒が吐出室２８から
開弁中の容量制御弁２９を通過して斜板室２３へ供給さ
れ、各ピストン７を背後から押圧するので、容量制御弁
２９が制御装置３８の指令によって開弁状態を継続して
いる限り、斜板６は傾斜角度が零の状態で安定に保持さ
れる。

【００３６】次のステップ１０２においては、制御装置
３８は空調装置（Ａ／Ｃ）のスイッチがＯＮになってい
るか否かを判定する。判定がＮＯである（空調装置が使
用されていない）時はステップ１０１へ戻って前述の制
御と判定を繰り返す。この間も圧縮機Ｃ１の容量は零を
維持している。運転者によるか或いは自動的に空調装置
のスイッチがＯＮ側へ操作されて、ステップ１０２の判
定がＹＥＳになると、ステップ１０３へ進んでトルクセ
ンサ３２の検出値Ｔｓを読み込む。更に、次のステップ
１０４では、車両或いはエンジンの制御装置３７（図
３）からの指令値Ｔｅを読み込む。そしてステップ１０
５において、トルクの検出値Ｔｓと指令値Ｔｅ（これ
は、例えばその時の車両の運転状態においてエンジンが
圧縮機Ｃ１を回転駆動するために割き得るトルクの大き
さとすることができる。）との差の絶対値が所定の判定
値Ｅｐｓよりも小さいか否かを判定する。

【００３７】ステップ１０５の判定がＹＥＳであればス
テップ１０６へ進んで、容量制御弁２９のコイル５９へ
供給する駆動信号のデューティ比ＤＴをそのまま維持す
る。この場合はデューティ比ＤＴを１のままとして、容
量制御弁２９の開弁状態を維持するので、斜板型可変容
量圧縮機Ｃ１の容量は零のままとなる。つまり、空調装
置のスイッチがＯＮになっている場合でも、車両或いは
エンジンの制御装置３７からの指令値Ｔｅの大きさによ
っては、圧縮機Ｃ１の容量を零のままとして空調装置の
作動を実質的に抑制し、空調装置（圧縮機Ｃ１）の駆動
トルクがエンジンの負担となるのを防止するのである。
エンジンによる圧縮機Ｃ１のための許容トルクを指令値
Ｔｅとした場合に、実際のトルクの検出値Ｔｓが指令値
Ｔｅと同程度であれば、圧縮機Ｃ１の運転制御について
は現状を維持することになる。

【００３８】ステップ１０５の判定がＮＯの場合、つま
り、指令値Ｔｅと検出値Ｔｓが判定値Ｅｐｓを超えるほ
ど大きく異なる時にはステップ１０７へ進み、指令値Ｔ
ｅが検出値Ｔｓよりも小さいか否かを判定する。ステッ
プ１０７の判定がＮＯである（検出値Ｔｓよりも指令値
Ｔｅの方が大きい）場合は、許容トルクが、検出された
トルクよりも大きいということであるから、ステップ１
０８へ進んで、デューティ比ＤＴを所定値Ｄｈだけ減少
させて、容量制御弁２９の開弁時間を短縮させる。それ
によって圧縮機Ｃ１の斜板室２３の圧力が低下して吐出
容量が増加し、トルクの検出値Ｔｓも大きくなる。前述
のようにエンジンの始動直後の状態においては、空調装
置が初めて実質的な作動を開始することになる。ステッ
プ１０８の後はステップ１０２へ戻って前述の制御を繰
り返す。

【００３９】ステップ１０７における判定がＹＥＳの時
は、検出されたトルクが許容トルクを超えているのでス
テップ１０９へ進み、デューティ比ＤＴを所定値Ｄｈだ
け増加させ、斜板室２３の圧力を上昇させて、圧縮機Ｃ
１の容量を低下させることによりトルクを低減させる。
その後はステップ１０２へ戻って前述の制御を繰り返
す。それによって圧縮機Ｃ１のトルクが減少して指令値
Ｔｅと同程度になるようにする。もっとも、始動時に
は、前述のようにデューティ比ＤＴが初めから最大の１
とされて、空調装置の実質的な作動が抑制されているの
で、トルクの検出値Ｔｓも零に近い値であるから、それ
以上デューティ比ＤＴを増加させることはできない。従
って、ステップ１０９の処理は始動時以外の、実際に空
調装置が作動している状態において有効なものとなる。
なお、前述の判定値Ｅｐｓとデューティ比の変化幅Ｄｈ
は制御の安定性と応答性の両面から適切な値に設定す
る。

【００４０】以上の説明から明らかなように、第１実施
例の斜板型可変容量圧縮機Ｃ１においては、図３及び図
４に示すように、圧縮機Ｃ１の制御装置３８には圧縮機
Ｃ１のシャフト４に設けられたトルクセンサ３２の検出
する信号が入力されていると共に、車両或いはエンジン
の制御装置３７からの信号も入力されている。また、ト
ルクセンサ３２の検出信号を含む制御装置３８の信号が
制御装置３７にも入力されている。従って、車両或いは
エンジンの制御装置３７は圧縮機Ｃ１のトルクの大きさ
を検知しているので、車両側において圧縮機Ｃ１のトル
クの大きさに応じたエンジンの最適制御等が可能にな
る。

【００４１】また、車両の加速時や登坂時等のようにエ
ンジンの負荷が大きくなった場合には、車両の運転状態
によってエンジンが許容するトルク、即ち、エンジンが
圧縮機を駆動するために割き得るトルクの大きさに応じ
て圧縮機Ｃ１の容量を変化させるように制御することも
できる。このように、車両やエンジンの運転状態に応じ
て圧縮機のトルクをフィードバック制御することによっ
て、エンジンの燃費率と車両のドライバビリティを向上
させることができる。それに加えて、この場合は構造が
簡単で安価な開閉弁としての２方向電磁弁を容量制御弁
２９として使用するので、コストが低減するとか全体が
小型化するし、その容量制御弁２９をデューティ制御す
れば、圧縮機の容量を無段階に制御して空調装置の冷房
能力を円滑に調整することが可能になる。

【００４２】前述の第１実施例の説明から類推すること
ができる範囲にあるが、以下、図９から図１３に示す本
発明の他の実施例について簡単に説明する。まず本発明
は、図９に示す第２実施例のように、所謂「揺動斜板
型」の可変容量圧縮機として実施することができる。第
２実施例以下の各実施例においては、図１〜図４等に示
す第１実施例の斜板型可変容量圧縮機Ｃ１と実質的に同
じ構造部分に対して同じ参照符号を付すことによって重
複する詳細な説明を省略する。

【００４３】図９に示す第２実施例の揺動斜板型の可変
容量圧縮機Ｃ２においては揺動斜板８０が用いられてい
る点に特徴がある。揺動斜板８０は第１実施例における
斜板６とは異なって、傾斜して揺動をするだけであっ
て、シャフト４と共に回転をすることはない。そのため
に、第２実施例の圧縮機Ｃ２においては、シャフト４と
共に回転する前述の斜板６と同様な斜板支持ディスク８
１を設けて、ラジアルベアリング８３とスラストベアリ
ング８４を介して揺動斜板８０を相対的に回転可能に支
持している。なお、揺動斜板８０の回転を阻止するため
に揺動斜板８０の一部に腕８７を形成すると共に、これ
をフロントハウジング１の内面に形成された軸方向の溝
８８に係合させることにより回り止め機構８９を構成し
ている。

【００４４】第２実施例の斜板型可変容量圧縮機Ｃ２に
おいては揺動斜板８０が回転をしないので、やはり回転
をしないピストン７ａに対してコネクティングロッド８
２を用いて簡単に連結することができる。従って、この
場合は、第１実施例における斜板６とシュー８との間の
ような摩擦摺動部分がない。なお、斜板支持ディスク８
１はスプリング２４によって軸方向に付勢されている
が、ディスク８１及び揺動斜板８０をシャフト４に対し
て傾斜させるとか、軸方向に移動させることは、シャフ
ト４に対して摺動可能に緩挿されたカラー８５上に斜板
支持ディスク８１をピン８６等によって枢着することに
よって可能としている。

【００４５】第２実施例の斜板型可変容量圧縮機Ｃ２
は、細部構造において第１実施例の圧縮機Ｃ１と異なる
点があるが、摩擦損失が比較的少ないこと等の利点を除
いて、基本的には第１実施例の斜板型可変容量圧縮機Ｃ
１と同様に作動して、概ね同様な効果を奏することがで
きる。この点は、後述の第３実施例以下の斜板型可変容
量圧縮機も同様である。

【００４６】図１０に本発明の第３実施例としての斜板
型可変容量圧縮機Ｃ３を示す。この場合も前述の第２実
施例の圧縮機Ｃ２と同様に揺動斜板８０と斜板支持ディ
スク８１を備えているが、圧縮機Ｃ２と比べて異なる点
は、揺動斜板８０のための回り止め機構９０が圧縮機Ｃ
３の中心部に設けられていることである。第３実施例に
おける回り止め機構９０は、ミドルハウジング２の中心
部に形成されたスプライン孔９１と、それに嵌合して軸
方向に摺動することができるスプライン軸９２と、その
先端において揺動斜板８０を傾動可能に支持する自在継
ぎ手９３から構成されている。

【００４７】また、回り止め機構９０がミドルハウジン
グ２の中心部に設けられていることによって、斜板支持
ディスク８１等を支持する部分が片持ち支持構造となる
ので、この場合のラジアルベアリング１４ａには大型の
ものを使用する。

【００４８】図１１に本発明の第４実施例としての斜板
型可変容量圧縮機Ｃ４を示す。第４実施例の圧縮機Ｃ４
は前述の第１実施例の圧縮機Ｃ１と第３実施例の圧縮機
Ｃ３の各一部を組み合わせたものに相当する。つまり、
要部には第１実施例と同様な摺動型の斜板６を使用して
いるが、回り止め機構９０等は第３実施例のそれと同様
な構成としている。

【００４９】図１２及び図１３に本発明の第５実施例を
示す。図１２は容量制御弁２９が閉弁している状態を示
しており、これは斜板型可変容量圧縮機（図示しない）
の斜板室２３の圧力（制御圧力）が高くなる最小容量の
運転状態に対応する。また、図１３は容量制御弁２９が
開弁している状態を示しており、これは斜板型可変容量
圧縮機の斜板室２３の圧力が低くなる最大容量の運転状
態に対応する。第５実施例は圧縮機の本体構造に特徴が
なく、圧縮機の吸入室２７と吐出室２８に対する容量制
御弁２９と絞り通路３５の配置が、第１実施例に関連し
て説明した図３及び図４に示したものとは異なっている
点に特徴がある。圧縮機本体の構造に大きな変更はない
ので、第５実施例の圧縮機は前述の圧縮機のいずれか１
つに部分的な設計変更を加えることによって構成するこ
とができる。

【００５０】第５実施例においては、圧縮機の斜板室２
３への制御圧力の供給路となる吐出室２８と斜板室２３
との間に絞り通路３５が設けられていると共に、排出路
となる斜板室２３と吸入室２７との間に容量制御弁２９
が設けられている。この場合も、容量制御弁２９は単な
る開閉弁としての２方向電磁弁でよい。吐出室２８にあ
る加圧された冷媒の一部が絞り通路３５によって絞られ
た後に斜板室２３へ流入すると共に、吸入室２７への流
出通路が容量制御弁２９によって開閉される。容量制御
弁２９が開閉することによって斜板室２３の圧力が変化
することは説明の必要がない。言うまでもなく、容量制
御弁２９をデューティ制御することも可能である。第１
実施例における図３及び図４の場合と比べると、１つの
直列回路において絞り通路３５と容量制御弁２９の位置
が入れ替わっているだけであるから、第５実施例の作用
効果は第１実施例のそれと概ね同じである。

【図面の簡単な説明】

【図１】最大容量の作動状態にある第１実施例の斜板型
可変容量圧縮機の構造を示す縦断面図である。

【図２】図１に示す圧縮機の最小容量における作動状態
を示す縦断面図である。

【図３】図２の作動状態に対応する圧縮機の細部の作動
を示す模式図である。

【図４】図１の作動状態に対応する圧縮機の細部の作動
を示す模式図である。

【図５】図３に示す開弁状態にある容量制御弁の構造を
例示する縦断面図である。

【図６】図５に示す容量制御弁の閉弁状態を示す縦断面
図である。

【図７】（a）は容量制御弁をデューティ制御する時の
駆動信号のデューティ比と圧縮機の容量比との関係を示
す線図、（b）はパルス状の駆動信号を例示するタイミ
ングチャートである。

【図８】容量制御弁をデューティ制御する時の制御の手
順を例示するフローチャートである。

【図９】最大容量の作動状態にある第２実施例の斜板型
可変容量圧縮機の構造を示す縦断面図である。

【図１０】最大容量の作動状態にある第３実施例の斜板
型可変容量圧縮機の構造を示す縦断面図である。

【図１１】最大容量の作動状態にある第４実施例の斜板
型可変容量圧縮機の構造を示す縦断面図である。

【図１２】第５実施例の圧縮機における細部の１つの作
動状態を示す模式図である。

【図１３】第５実施例の圧縮機における細部の他の作動
状態を示す模式図である。

【符号の説明】

４…シャフト６…斜板７…ピストン２３…斜板室２８…吐出室２９…容量制御弁（開閉弁としての２方向電磁弁）３２…トルクセンサ３４…制御圧供給孔３５…絞り通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上田元彦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 AA27 BA12 BA31 CA08 CA13 CA21 CA26 CA29 DA03 DA25 DA41 DA45 EA01 EA04 EA17 EA34 EA42 3H076 AA06 BB31 BB43 CC05 CC12 CC20 CC84 CC91 CC98

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】斜板室に作用する流体の圧力を変化させ
ることによって吐出容量が変化する斜板型可変容量圧縮
機において、前記斜板室に作用する流体の圧力を変化さ
せるための容量制御弁として、前記斜板室への高圧の流
体の供給路を単に開閉する開閉弁を設けたことを特徴と
する斜板型可変容量圧縮機。
【請求項２】斜板室に作用する流体の圧力を変化させ
ることによって吐出容量が変化する斜板型可変容量圧縮
機において、前記斜板室へ絞り通路を介して高圧の流体
を供給すると共に、前記斜板室に作用する流体の圧力を
変化させるための容量制御弁として、前記斜板室から低
圧側への高圧の流体の排出路を単に開閉する開閉弁を設
けたことを特徴とする斜板型可変容量圧縮機。
【請求項３】請求項１又は２において、前記高圧の流
体が吐出室にある加圧された流体であることを特徴とす
る斜板型可変容量圧縮機。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記流体が冷媒であることを特徴とする冷媒圧縮用の斜
板型可変容量圧縮機。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記開閉弁として２方向電磁弁を使用したことを特徴と
する斜板型可変容量圧縮機。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記開閉弁を開閉制御するための制御装置を備えている
ことを特徴とする斜板型可変容量圧縮機。
【請求項７】請求項６において、前記制御装置が前記
開閉弁をデューティ制御するように構成したことを特徴
とする斜板型可変容量圧縮機。
【請求項８】請求項６又は７において、前記斜板型可
変容量圧縮機のシャフトにトルクセンサを取り付けて、
前記トルクセンサの検出値を前記制御装置へ入力するこ
とにより、前記トルクセンサの検出値に応じて前記圧縮
機の容量を変化させるように構成されていることを特徴
とする斜板型可変容量圧縮機。
【請求項９】請求項６ないし８のいずれかにおいて、
前記制御装置が車両或いはエンジンの制御装置と連携し
ていて、少なくとも、前記車両或いはエンジンの運転状
態に応じて前記圧縮機の容量を変化させるように構成さ
れていることを特徴とする斜板型可変容量圧縮機。