JP2003239857A - 容量可変型圧縮機の制御装置 - Google Patents

容量可変型圧縮機の制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】空調装置の良好な起動性と吐出容量制御の安定
化とを高次元で両立可能な容量可変型圧縮機の制御装置
を提供すること。 【解決手段】補助弁62には、クランク室17からのク
ランク室側通路69と、吸入室25からの吸入室側通路
68と、吐出室26からの吐出室側通路67とが接続さ
れている。吐出室側通路67上には、この通路67の開
度を調節可能な容量制御弁33が配設されている。補助
弁62は、弁室63にスプール弁64が摺動可能に収容
されてなり、弁室63内にはスプール弁64によって第
1圧力室65と第2圧力室66とが区画形成されてい
る。第1圧力室65には吐出室側通路67が接続され、
第2圧力室66には吸入室側通路68が接続されてい
る。弁室63の内周面63bにはクランク室側通路69
が開口されており、この開口69aの上をスプール弁6
4が移動されることで、クランク室側通路69の接続先
が第1圧力室65と第2圧力室66との間で変更され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両用空
調装置の冷媒循環回路を構成し、制御室の圧力に基づい
て吐出容量を変更可能な容量可変型圧縮機の吐出容量を
制御するための制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の制御装置においては、例えば、
斜板式容量可変型圧縮機(以下単に圧縮機とする)のク
ランク室と吐出室とを接続する給気通路と、クランク室
と吸入室とを接続する抽気通路と、冷房負荷等に応じて
給気通路の開度を調節するための容量制御弁とが備えら
れている。つまり、この圧縮機の吐出容量制御は、所謂
入れ側制御によって行われる。
【0003】しかし、入れ側制御においては、圧縮済み
冷媒ガスのクランク室を介した吸入室への短絡(漏れ)
量を低減するため、つまりこの漏れ冷媒ガスの吸入室で
の再膨張に起因した冷凍サイクルの効率悪化を防止する
ために、抽気通路の途中には固定絞りが配設されてい
る。従って、クランク室に液冷媒が溜まった状態で圧縮
機を起動した場合、抽気通路を介したクランク室からの
液冷媒の排出は固定絞りによって緩慢となる。このた
め、クランク室において液冷媒が大量に気化されてクラ
ンク室の圧力が過大に上昇してしまう。よって、容量制
御弁が給気通路を閉じてから圧縮機の吐出容量が増大す
るまでに時間がかかる問題、つまり空調装置の起動性が
悪化する問題を生じていた。
【0004】このような問題を解決するために、例え
ば、図8(a)及び図8(b)に示すような技術が存在
する。すなわち、圧縮機のクランク室101と吸入室1
02とは、前述した抽気通路(第1抽気通路)以外に、
第2抽気通路103によっても接続されている。第2抽
気通路103の途中には補助弁104が配設されてい
る。補助弁104は、弁座104aに対するスプール弁
104bの接離移動によって、第2抽気通路103を開
閉可能である。
【0005】前記スプール弁104bは、付勢バネ10
4cによって弁座104aから離座する方向へ付勢され
ている。スプール弁104bには、弁座104aから離
座する方向へクランク室101の圧力が作用されてい
る。補助弁104の背圧室104dには、給気通路10
5における容量制御弁106の弁開度調節位置と固定絞
り105aとの間の領域から圧力が導入されている。つ
まり、スプール弁104bの配置位置は、付勢バネ10
4cの付勢力及びクランク室101の圧力に基づく力
と、これら力に対抗する背圧室104dの圧力に基づく
力とのバランスによって決定される。
【0006】さて、例えば、前記クランク室101に液
冷媒が停留された状態で圧縮機が起動されると、液冷媒
が気化されて、容量制御弁106の全閉によってもクラ
ンク室101の圧力が過大に上昇しようとする。しか
し、容量制御弁106の全閉状態では、吐出室107か
ら補助弁104の背圧室104dへの高圧供給はなく、
背圧室104dの圧力は低いものとなる。
【0007】従って、図8(b)に示すように、前記補
助弁104のスプール弁104bは、付勢バネ104c
の付勢力によって弁座104aから離座した状態にあ
り、第2抽気通路103は開放された状態となってい
る。このため、クランク室101の液冷媒は、気化され
た状態及び/又は液状態のまま第2抽気通路103を介
して速やかに吸入室102へ排出されることになる。よ
って、クランク室101の圧力が容量制御弁106の全
閉に応じて速やかに低下され、圧縮機の吐出容量を速や
かに増大させることができる。
【0008】前記空調装置の起動後、車室内が或る程度
にまで冷えてくると、容量制御弁106が全閉状態から
離脱される。従って、図8(a)に示すように、補助弁
104の背圧室104dの圧力が吐出室107からの高
圧導入により上昇して、スプール弁104bが付勢バネ
104cに抗して弁座104aに着座される。よって、
第2抽気通路103を介したクランク室101からのガ
ス導出が停止され、圧縮済み冷媒ガスの吐出室107か
らクランク室101ひいては吸入室102への短絡量が
少なくなり、冷凍サイクルの効率低下を防止することが
できる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した図
8(a)及び図8(b)の技術において補助弁104
は、スプール弁104bが弁座104aに対して接離さ
れることで、第2抽気通路103を開閉するようになっ
ている。従って、例えば、車両の走行の影響を受けて圧
縮機が振動すると、弁座104aに着座した状態にある
スプール弁104bが弁座104aから離座して、第2
抽気通路103を開放してしまうことがあった。よっ
て、圧縮機の吐出容量制御が不安定となっていた。
【0010】本発明の目的は、空調装置の良好な起動性
と吐出容量制御の安定化とを高次元で両立可能な容量可
変型圧縮機の制御装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明においては、制御室と補助弁とが制御
室側通路を介して接続されている。吸入圧力領域と補助
弁とは吸入圧力領域側通路を介して接続されている。吐
出圧力領域と補助弁とは吐出圧力領域側通路を介して接
続されている。吐出圧力領域側通路上には、この通路の
開度を冷房負荷等に応じて調節可能な容量制御弁が配設
されている。
【0012】前記補助弁は、弁室内にスプール弁が摺動
可能に収容されてなる。弁室内には、スプール弁によっ
て第1圧力室と第2圧力室とが区画形成されている。第
1圧力室には吐出圧力領域側通路が接続されているとと
もに、第2圧力室には吸入圧力領域側通路が接続されて
いる。弁室においてスプール弁との摺動面には制御室側
通路が開口されており、この開口の上をスプール弁が第
1圧力室と第2圧力室との圧力差に基づいて移動される
ことで、制御室側通路の主たる接続先を第1圧力室と第
2圧力室との間で変更する。なお、「主たる接続先」と
述べたのは、例えば、弁室とスプール弁との摺動部分に
おいて積極的に冷媒ガスを漏らす設定とする場合もある
からである。
【0013】例えば、前記容量制御弁が吐出圧力領域側
通路の開度を小さくすると、補助弁においては第1圧力
室の圧力が低くなり、この第1圧力室と第2圧力室との
圧力差が小さくなる。従って、スプール弁が付勢手段の
付勢力によって第1圧力室側に移動して、制御室側通路
が第2圧力室に接続される。よって、制御室と吸入圧力
領域とが、制御室側通路、第2圧力室及び吸入圧力領域
側通路を介して接続され、制御室の冷媒ガスが速やかに
吸入圧力領域へ導出される。その結果、容量可変型圧縮
機は吐出容量を速やかに増大させることができる。
【0014】逆に、前記容量制御弁が吐出圧力領域側通
路の開度を大きくすると、補助弁においては第1圧力室
の圧力が高くなり、この第1圧力室と第2圧力室との圧
力差が大きくなる。従って、スプール弁が、付勢手段の
付勢力に抗して第2圧力室側に移動して、制御室側通路
が第1圧力室に接続される。よって、吐出圧力領域と制
御室とが、吐出圧力領域側通路、第1圧力室及び制御室
側通路を介して接続され、容量制御弁の開度に応じた吐
出圧力領域から制御室への冷媒ガスの供給が行なわれ
る。また、制御室側通路と第2圧力室との間が遮断され
るため、圧縮済み冷媒ガスの吐出圧力領域から制御室ひ
いては吸入圧力領域への短絡(漏れ)量を少なくするこ
とができる。従って、この漏れ冷媒ガスの吸入圧力領域
での再膨張に起因した冷凍サイクルの効率低下を防止す
ることができる。
【0015】特に、本発明においては、補助弁における
制御室側通路の接続先の変更が、制御室側通路の開口上
をスプール弁が移動することで行なわれる。従って、例
えば、制御室側通路の接続先が第1圧力室から第2圧力
室へ変更されるまでのスプール弁のストロークに余裕を
持たせることができる。このため、制御室側通路が第1
圧力室に接続された状態にて、例えば、圧縮機の振動に
起因して、スプール弁が第1圧力室側へ多少移動された
としても、制御室側通路の接続先が第1圧力室から第2
圧力室へ変更されてしまうことはない。よって、圧縮機
の吐出容量制御の安定化を図ることができる。
【0016】請求項2の発明は請求項1において、前記
制御室と吸入圧力領域とは、補助弁を経由しない別の通
路によっても接続されている。従って、容量可変時にお
ける制御室から吸入圧力領域への冷媒ガスの導出量は、
前記別の通路の通過断面積によって容易に設定すること
ができる。
【0017】請求項3の発明は請求項1又は2におい
て、前記スプール弁には、第1圧力室と第2圧力室との
間をシールするシール部材が装着されている。従って、
弁室とスプール弁との摺動部分を介した冷媒ガスの洩れ
を防止することができ、高精度な吐出容量制御を行い得
る。
【0018】請求項4の発明は請求項1〜3のいずれか
において、前記制御室側通路と第1圧力室との接続及び
制御室側通路と第2圧力室との接続の少なくとも一方
は、スプール弁の内部を経由して行なわれる。従って、
スプール弁を、その移動方向の端部において弁室の摺動
面に接触させる構成とすることができる。よって、スプ
ール弁の動作(移動)は、その端部が弁室の摺動面によ
ってガイドされることで安定化する。その結果、例え
ば、圧力室と制御室側通路との接続を直接行なう構成と
比較して、補助弁の動作の信頼性が向上される。
【0019】請求項5の発明は請求項1〜4のいずれか
において、前記容量可変型圧縮機のハウジングは、複数
のハウジング構成体を接合することで構成されている。
補助弁の弁室は、ハウジング構成体の接合部分に区画形
成されている。従って、ハウジング構成体間の接合と同
時に弁室を区画形成することができ、補助弁の圧縮機に
対する組付性が向上される。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、車両用空調装置
に用いられる容量可変型斜板式圧縮機の制御装置におい
て具体化した一実施形態について説明する。
【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)のハウジング11は、ハウジング構成体としてのフ
ロントハウジング12、及び同じくハウジング構成体と
してのリヤハウジング13によって構成され、図示しな
い複数の通しボルトによって相互に接合固定されてい
る。フロントハウジング12とリヤハウジング13とに
よって形成された内部空間には、シリンダブロック14
がフロントハウジング12側に挿入された状態で配置さ
れている。フロントハウジング12とシリンダブロック
14の前側(図面の左側)との間には、弁・ポート形成
体15が配置されている。シリンダブロック14及び弁
・ポート形成体15は、固定ボルト16を介してフロン
トハウジング12に固定されている。
【0022】前記リヤハウジング13内には、制御室と
してのクランク室17が区画されている。クランク室1
7内には駆動軸18が回転可能に配設されている。駆動
軸18は、動力伝達機構PTを介して車両の走行駆動源
であるエンジンEに作動連結され、エンジンEからの動
力供給を受けて回転される。
【0023】前記動力伝達機構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、本実施形態においては、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。
【0024】前記クランク室17において駆動軸18に
は、ラグプレート19が一体回転可能に固定されてい
る。クランク室17内には斜板20が収容されている。
斜板20は、駆動軸18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21は、ラグプレー
ト19と斜板20との間に介在されている。従って、斜
板20は、ヒンジ機構21を介することで、ラグプレー
ト19及び駆動軸18と同期回転可能であるとともに、
駆動軸18に対して傾動可能となっている。
【0025】前記シリンダブロック14には複数(図面
には一つのみ示す)のシリンダボア14aが形成されて
おり、各シリンダボア14a内には片頭型のピストン2
2が移動動可能に収容されている。各ピストン22は、
シュー23を介して斜板20の外周部に係留されてい
る。従って、駆動軸18の回転運動が、斜板20及びシ
ュー23を介してピストン22の移動運動に変換され
る。
【0026】前記シリンダボア14a内の前方側には、
ピストン22と弁・ポート形成体15とで囲まれて圧縮
室24が区画されている。フロントハウジング12内に
は、吸入圧力領域としての吸入室25及び吐出圧力領域
としての吐出室26がそれぞれ区画形成されている。
【0027】そして、前記吸入室25の冷媒ガスは、各
ピストン22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15に形成された吸入ポート27
及び吸入弁28を介して圧縮室24に吸入される。圧縮
室24に吸入された冷媒ガスは、ピストン22の下死点
位置から上死点側への移動により所定の圧力にまで圧縮
され、弁・ポート形成体15に形成された吐出ポート2
9及び吐出弁30を介して吐出室26に吐出される。
【0028】(圧縮機の制御装置)図1及び図2に示す
ように、前記圧縮機のハウジング11内には、第1抽気
通路31及び給気通路32が設けられている。第1抽気
通路31はクランク室17と吸入室25とを接続する。
第1抽気通路31の途中には固定絞り31aが配設され
ている。給気通路32は吐出室26とクランク室17と
を接続する。リヤハウジング13の外周部において給気
通路32の途中には容量制御弁33が配設されている。
【0029】そして、前記容量制御弁33の開度を冷房
負荷等に応じて調節することで、給気通路32を介した
クランク室17への高圧な吐出ガスの導入量と第1抽気
通路31を介したクランク室17からのガス導出量との
バランスが制御され、クランク室17の内圧が決定され
る。クランク室17の内圧変更に応じて、ピストン22
を介してのクランク室17の内圧と圧縮室24の内圧と
の差が変更され、斜板20の傾斜角度が変更される結
果、ピストン22のストロークすなわち圧縮機の吐出容
量が調節される。
【0030】例えば、クランク室17の内圧が低下され
ると斜板20の傾斜角度が増大し、圧縮機の吐出容量が
増大される。図1において実線は、斜板20のそれ以上
の傾斜角度増大側への傾動がラグプレート19によって
当接規制された、最大傾斜角度状態を示している。
【0031】逆に、クランク室17の内圧が上昇される
と斜板20の傾斜角度が減少し、圧縮機の吐出容量が減
少される。図1において二点鎖線は、斜板20のそれ以
上の傾斜角度減少側への傾動が、駆動軸18に設けられ
た最小傾斜角度規定手段34によって規制された、最小
傾斜角度状態を示している。
【0032】(冷媒循環回路)図1に示すように、車両
用空調装置の冷媒循環回路(冷凍サイクル)は、上述し
た圧縮機と外部冷媒回路35とから構成されている。外
部冷媒回路35は、凝縮器36、膨張弁37及び蒸発器
38を備えている。
【0033】前記吐出室26内には第1圧力監視点P1
が設定されている。第2圧力監視点P2は、第1圧力監
視点P1から凝縮器36側(下流側)へ所定距離だけ離
れた冷媒通路の途中に設定されている。冷媒通路におい
て第1圧力監視点P1と第2圧力監視点P2との間には
絞り39が配設されている。従って、第1圧力監視点P
1と第2圧力監視点P2との絞り39を介した差圧(二
点間差圧)には、冷媒循環回路の吐出冷媒流量が反映さ
れている。
【0034】図2に示すように、前記第1圧力監視点P
1と容量制御弁33とは、第1検圧通路51を介して連
通されている。第2圧力監視点P2と容量制御弁33と
は、第2検圧通路52を介して連通されている。
【0035】(容量制御弁)図2に示すように、前記容
量制御弁33は、給気通路32の開度を調節する弁体4
1と、弁体41の図面上側に作動連結された感圧機構4
2と、弁体41の図面下側に作動連結された電磁アクチ
ュエータ43とをバルブハウジング44内に備えてな
る。バルブハウジング44内には給気通路32の一部を
構成する弁孔44aが形成されており、バルブハウジン
グ44内において弁孔44aの開口周囲は弁座44bを
なしている。弁体41は、下動して弁座44bから離間
することで弁孔44aの開度を増大し、逆に上動して弁
座44bに近接することで弁孔44aの開度を減少させ
る。
【0036】前記感圧機構42は、バルブハウジング4
4内の上部に形成された感圧室42aと、感圧室42a
内に収容された感圧部材としてのベローズ42bとから
なっている。感圧室42aにおいてベローズ42bの内
空間には、第1検圧通路51を介して第1圧力監視点P
1の圧力が導かれている。感圧室42aにおいてベロー
ズ42bの外空間には、第2検圧通路52を介して第2
圧力監視点P2の圧力が導かれている。
【0037】前記電磁アクチュエータ43には、固定鉄
心43a、可動鉄心43b及びコイル43cが備えられ
ており、可動鉄心43bには弁体41が作動連結されて
いる。コイル43cには、冷房負荷等に応じた、制御コ
ンピュータたるエアコンECU81の指令に基づき、駆
動回路82から電力が供給される。駆動回路82からコ
イル43cへの電力供給量に応じた大きさの上向き電磁
力(電磁吸引力)が、固定鉄心43aと可動鉄心43b
との間に発生し、この電磁力は可動鉄心43bを介して
弁体41に伝達される。コイル43cへの通電制御は印
加電圧を調整することでなされ、この印加電圧の調整に
はPWM(パルス幅変調)制御が採用されている。
【0038】(容量制御弁の動作特性)前記容量制御弁
33においては、次のようにして弁体41の配置位置つ
まり弁開度が決まる。
【0039】先ず、コイル43cへの通電がない場合
(デューティ比=0%)は、ベローズ42b自身が有す
るバネ性に基づく下向き付勢力により、弁体41が最下
動位置に配置されて弁孔44aの開度が全開となる。こ
のため、クランク室17の内圧は、その時おかれた状況
下において取り得る最大値となり、このクランク室17
の内圧と圧縮室24の内圧とのピストン22を介した差
は大きくて、斜板20は傾斜角度を最小として圧縮機の
吐出容量は最小となっている。
【0040】次に、前記容量制御弁33において、コイ
ル43cに対しデューティ比可変範囲の最小デューティ
比(>0%)以上の通電がなされると、可動鉄心43b
が弁体41に作用させる上向きの電磁力と、ベローズ4
2bが弁体41に作用させる二点間差圧に基づく下向き
押圧力及びベローズ42bのバネ性に基づく下向き付勢
力とが対抗する。そして、これら上下付勢力がバランス
する位置に弁体41が位置決めされる。
【0041】例えば、エンジンEの回転速度が減少して
冷媒循環回路の冷媒流量が減少すると、ベローズ42b
が弁体41に作用させる二点間差圧に基づく力が減少す
る。従って、弁体41が上動して弁孔44aの開度が減
少し、クランク室17の内圧が低下傾向となる。このた
め、斜板20が傾斜角度増大方向に傾動し、圧縮機の吐
出容量は増大される。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、二点間差圧は増
加する。
【0042】逆に、エンジンEの回転速度が増大して冷
媒循環回路の冷媒流量が増大すると、ベローズ42bが
弁体41に作用させる二点間差圧に基づく力が増大す
る。従って、弁体41が下動して弁孔44aの開度が増
加し、クランク室17の内圧が増大傾向となる。このた
め、斜板20が傾斜角度減少方向に傾動し、圧縮機の吐
出容量は減少される。圧縮機の吐出容量が減少すれば冷
媒循環回路における冷媒流量も減少し、二点間差圧は減
少する。
【0043】また、例えば、コイル43cへの通電デュ
ーティ比を大きくして弁体41に作用する電磁力を大き
くすると、弁体41が上動して弁孔44aの開度が減少
し、圧縮機の吐出容量が増大される。従って、冷媒循環
回路における冷媒流量が増大し、二点間差圧も増大す
る。逆に、コイル43cへの通電デューティ比を小さく
して弁体41に作用する電磁力を小さくすると、弁体4
1が下動して弁孔44aの開度が増加し、圧縮機の吐出
容量が減少する。従って、冷媒循環回路における冷媒流
量が減少し、二点間差圧も減少する。
【0044】つまり、前記容量制御弁33は、コイル4
3cへの通電デューティ比によって決定された二点間差
圧の制御目標(設定差圧)を維持するように、この二点
間差圧の変動に応じて感圧機構42が内部自律的に弁体
41を位置決めする構成となっている。また、この設定
差圧は、コイル43cへの通電デューティ比を調節する
ことで外部から変更可能となっている。
【0045】(制御装置の補助制御機構)図1〜図3に
示すように、前記圧縮機のクランク室17と吸入室25
とは、それらを常時連通する第1抽気通路31以外に、
第2抽気通路61によっても接続されている。第2抽気
通路61は、圧縮機のハウジング11においてフロント
ハウジング12とリヤハウジング13との接合部分を経
由するようにして設けられている。フロントハウジング
12とリヤハウジング13との接合部分において第2抽
気通路61上には、この通路61を開閉可能な補助弁6
2が配設されている。
【0046】すなわち、前記フロントハウジング12の
外周部内には、リヤハウジング13の前端面13aとの
接合によって、横断面円形の弁室63が区画形成されて
いる。弁室63内にはその内周面63bと摺動可能に、
有底円筒状のスプール弁64が収容されている。スプー
ル弁64は、リヤハウジング13の前端面13aに当接
する第1位置(図2)と、弁室63の内底面63aに当
接する第2位置(図3)との間で移動可能である。弁室
63内にはスプール弁64の嵌入によって、スプール弁
64の移動方向の一方側たる図面右方側の第1圧力室6
5と、スプール弁64の移動方向の他方側たる図面左方
側の第2圧力室66とが区画形成されている。
【0047】前記弁室63内においてリヤハウジング1
3の前端面13aには、第1圧力室65を吐出室26に
接続する、吐出圧力領域側通路としての吐出室側通路6
7が開口されている。吐出室側通路67は給気通路32
の一部を構成し、この吐出室側通路67上に前記容量制
御弁33が配設されている。つまり、補助弁62の第1
圧力室65には、給気通路32において容量制御弁33
の弁開度調節位置(弁体41と弁座44bとの間)より
も下流側の圧力が導入されている。
【0048】前記弁室63の内底面63aには、第2圧
力室66を吸入室25へ接続する、吸入圧力領域側通路
としての吸入室側通路68が開口されている。吸入室側
通路68は第2抽気通路61の下流側を構成する。弁室
63においてスプール弁64との摺動面たる内周面63
bには、クランク室17に接続された、制御室側通路と
してのクランク室側通路69が開口されている。クラン
ク室側通路69は、給気通路32の下流側の一部及び第
2抽気通路61の上流側を構成する。つまり、クランク
室側通路69は、給気通路32と第2抽気通路61との
間で共用されている。
【0049】前記スプール弁64の内部において第1圧
力室65寄りには、第1圧力室65に接続されるととも
にスプール弁64の外周面64aで開口する第1連通孔
70が形成されている。スプール弁64の内部において
第2圧力室66寄りには、第2圧力室66に接続される
とともにスプール弁64の外周面64aで開口する第2
連通孔71が形成されている。スプール弁64の外周面
64aにおいて第1連通孔70の開口70aと第2連通
孔71の開口71aとの間には、弁室63の内周面63
bとの接触により、両開口70a,71a間つまり第1
圧力室65と第2圧力室66との間をシールする、シー
ル部材としてのシールリング72が外嵌固定されてい
る。
【0050】前記スプール弁64が図2に示す第1位置
に配置された状態では、シールリング72がクランク室
側通路69の開口69aよりも第1圧力室65側に位置
するとともに、第2連通孔71の開口71aがクランク
室側通路69の開口69aに接続されている。従って、
クランク室17と吸入室25とは、第2抽気通路61た
る、クランク室側通路69、第2連通孔71、第2圧力
室66及び吸入室側通路68を介して接続されている。
【0051】前記スプール弁64が第1位置に配置され
た状態では、第1連通孔70の開口70aが弁室63の
内周面63bによって閉塞されている。従って、第1圧
力室65とクランク室17との間の連通つまり給気通路
32は遮断されている。
【0052】前記スプール弁64が図3に示す第2位置
に配置された状態では、シールリング72がクランク室
側通路69の開口69aよりも第2圧力室66側に位置
するとともに、第1連通孔70の開口70aがクランク
室側通路69の開口69aに接続されている。従って、
吐出室26とクランク室17とは、給気通路32たる、
吐出室側通路67、第1圧力室65、第1連通孔70及
びクランク室側通路69を介して接続されている。
【0053】前記スプール弁64が第2位置に配置され
た状態では、第2連通孔71の開口71aが弁室63の
内周面63bによって閉塞されている。従って、第2圧
力室66とクランク室17との間の連通つまり第2抽気
通路61は遮断されている。
【0054】前記第2圧力室66内において、弁室63
の内底面63aとスプール弁64との間には、付勢手段
としてのコイルスプリングよりなる付勢バネ73が介在
されている。付勢バネ73は、スプール弁64を第1圧
力室65側に向けて付勢する。つまり、スプール弁64
の配置位置は、付勢バネ73の付勢力及び第2圧力室6
6に導入される吸入室25の圧力に基づく力と、これら
力に対抗する第1圧力室65の圧力に基づく力とのバラ
ンスによって決定される。
【0055】(補助弁の動作特性)車両のエンジンEが
停止して所定時間以上が経過されると、冷媒循環回路内
は低い圧力で均圧された状態となる。従って、補助弁6
2においても、第1圧力室65の圧力と第2圧力室66
の圧力とが等しくなっている。よって、スプール弁64
が付勢バネ73の付勢力によって第1位置(図2の状
態)に配置されて、第2抽気通路61が開放されてい
る。
【0056】さて、一般的な車両用空調装置の圧縮機で
は、エンジンEが長時間停止した状態で外部冷媒回路3
5に液冷媒が存在すると、クランク室17と吸入室25
が第1抽気通路31及び第2抽気通路61を介して連通
する関係上、液冷媒が吸入室25を介してクランク室1
7に流入されることになる。特に、車室内側の温度が高
く、圧縮機が配置されているエンジンルーム側の温度が
低い場合には、多量の液冷媒が吸入室25を介してクラ
ンク室17に流入し、そのまま停留されることになる。
【0057】このため、エンジンEの起動により圧縮機
の駆動が開始されると(上述したように動力伝達機構P
Tはクラッチレスタイプである)、エンジンEの発熱影
響や斜板20によって掻き回されることで液冷媒が気化
される。その結果、クランク室17の圧力が容量制御弁
33の弁開度に関わらず過大に上昇しようとする。
【0058】ここで例えば、車室内が暑いと、エアコン
ECU81はエンジンEの起動と同時に、容量制御弁3
3の設定差圧を最大とすべく、駆動回路82に最大デュ
ーティ比を指令する。従って、図2に示すように、容量
制御弁33は全閉状態となり、吐出室26と補助弁62
の第1圧力室65とは、容量制御弁33によって遮断さ
れた状態となる。よって、第1圧力室65の圧力と第2
圧力室66の圧力とは等しい状態に維持される。
【0059】このため、スプール弁64は、付勢バネ7
3の付勢力によって第1位置に維持されて、クランク室
17の液冷媒は、気化された状態及び/又は液状態のま
ま第1抽気通路31及び第2抽気通路61を介して速や
かに吸入室25へ排出されることになる。よって、クラ
ンク室17の圧力は容量制御弁33の全閉に応じて速や
かに低下され、圧縮機は斜板20の傾斜角を速やかに増
大させて吐出容量を最大とすることができる。
【0060】このように、圧縮機の運転中において、容
量制御弁33が全閉状態の時には、補助弁62によって
第2抽気通路61が開放される。従って、例えば、ピス
トン22の摩耗等によって、シリンダボア14aからク
ランク室17へのブローバイガス量が設計時の初期想定
より多くなったとしても、このブローバイガスは第1抽
気通路31及び第2抽気通路61を介して速やかに吸入
室25へ排出されることとなる。よって、クランク室1
7の圧力を吸入室25の圧力にほぼ等しい圧力に維持す
ることができ、斜板20の最大傾斜角つまり圧縮機の最
大吐出容量運転を確実に維持することができる。
【0061】さて、上述した空調装置の起動直後におけ
る圧縮機の最大吐出容量運転によって、車室内が或る程
度にまで冷えてくれば、エアコンECU81は駆動回路
82へ指令するデューティ比を最大から小さくする。従
って、容量制御弁33が全閉状態から離脱されて吐出室
26と補助弁62の第1圧力室65との間を開放し、第
1圧力室65の圧力が吸入室25の圧力つまり第2圧力
室66の圧力よりも大きく上昇する。
【0062】このため、図3に示すように、スプール弁
64が付勢バネ73の付勢力に抗して移動して第2位置
に配置される。従って、吐出室26とクランク室17と
の間で給気通路32が開通されるとともに、第2抽気通
路61が遮断される。つまり、給気通路32が開通され
てクランク室17へのガス導入量が増大されると、それ
に応じてクランク室17から吸入室25へのガス導出量
が大幅に減少されることとなる。よって、クランク室1
7の圧力は速やかに上昇され、圧縮機は斜板20の傾斜
角を速やかに減少させて吐出容量を小さくする。
【0063】このように、圧縮機の運転中において、容
量制御弁33が開放状態の時には、補助弁62によって
第2抽気通路61が遮断されることとなる。よって、圧
縮済み冷媒ガスの吐出室26からクランク室17ひいて
は吸入室25への短絡(漏れ)量を少なくすることがで
き、この漏れ冷媒ガスの吸入室25での再膨張に起因し
た冷凍サイクルの効率低下を防止することができる。
【0064】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)補助弁62による第2抽気通路61の開閉は、ス
プール弁64がクランク室側通路69の開口69a上を
移動することで行なわれる。従って、スプール弁64に
おいて、第2抽気通路61を閉鎖する第2位置より離脱
してから、第2抽気通路61が開放されるまでのストロ
ークに余裕を持たせることができる。よって、例えば、
車両の走行の影響を受けて圧縮機が振動され、第2位置
にあるスプール弁64が第1圧力室65側に多少移動し
たとしても、第2抽気通路61が開放されてしまうこと
はなく、圧縮機の吐出容量制御の安定化を図ることがで
きる。
【0065】(2)例えば、図8(a)及び図8(b)
に示す従来技術において補助弁104は、背圧室104
dに導入される、容量制御弁106の弁開度調節位置と
固定絞り105aとの間の圧力と、スプール弁104b
に作用されるクランク室101の圧力との差に基づいて
動作される。つまり、補助弁104は、容量制御弁10
6の開閉に起因した、固定絞り105a前後の圧力差の
微妙な変動に基づいて動作される構成である。従って、
付勢バネ104cのバネ力の設定が困難となっていた。
【0066】また、容量制御弁106の開放時において
も固定絞り105a前後の圧力差は小さいために、付勢
バネ104cとしてバネ力の弱いものを用いる必要があ
った。弱い付勢バネ104cでスプール弁104bの所
定のストロークを確保しようとすると、付勢バネ104
cが大径化されて補助弁104が大型化する問題を生じ
ていた。
【0067】しかし、本実施形態において補助弁62
は、第1圧力室65に導入される、容量制御弁33の弁
開度調節位置よりも下流側の圧力と、第2圧力室66に
導入される吸入室25の圧力との差に基づいて動作され
る。従って、容量制御弁33の開閉に起因した、第1圧
力室65と第2圧力室66との圧力差の変動は大きなも
のとなる。よって、付勢バネ73のバネ力の設定が容易
となる。
【0068】また、容量制御弁33の開放時において、
第1圧力室65と第2圧力室66との圧力は大きくなる
ため、付勢バネ73としてバネ力の強いものを用いるこ
とができる。強い付勢バネ73は小径化が容易であり、
補助弁62を小型化することができて、圧縮機のハウジ
ング11への内蔵も容易となる。
【0069】さらに、補助弁62の動作の基準となる差
圧を生じさせるための固定絞り105a(図8(a)参
照)をクランク室側通路69上に備える必要がなく、給
気通路32の加工が容易で圧縮機の製造コストを削減す
ることができる。
【0070】(3)補助弁62内における各部の冷媒ガ
スの漏れは、圧縮機の容量制御性の悪化につながる。例
えば、図8(a)及び図8(b)に示す補助弁104
は、第2抽気通路103が遮断された状態においては、
スプール弁104bとそれを支持する部材との摺動部分
と、スプール弁104bと弁座104aとの間の二箇所
で冷媒ガス漏れの可能性がある。つまり、この二箇所を
高精度で加工する必要がある。しかし、本実施形態の補
助弁62において冷媒ガス漏れの可能性があるのは、弁
室63とスプール弁64との摺動部分の一箇所のみであ
り、補助弁62の加工コストを削減して圧縮機の安価提
供に貢献される。
【0071】(4)クランク室側通路69は、給気通路
32と第2抽気通路61との間で共用されている。従っ
て、制御装置の構成を簡素化することができ、圧縮機の
製造コストを削減することができる。
【0072】(5)クランク室17と吸入室25とは、
補助弁62を経由しない第1抽気通路31によっても接
続されている。従って、圧縮機の容量可変時(第2抽気
通路61の閉塞時)におけるクランク室17から吸入室
25への冷媒ガスの導出量は、第1抽気通路31の固定
絞り31a(通過断面積)によって容易に設定すること
ができる。よって、高精度な吐出容量制御を行い得る。
【0073】つまり、例えば、第1抽気通路31を削除
し、容量可変時におけるクランク室17から吸入室25
への冷媒ガスの導出を、弁室63とスプール弁64との
摺動部分における冷媒ガスの漏れを利用して行なうこと
が考えられる(この態様も本発明の趣旨を逸脱するもの
ではない)。この場合、弁室63の内周面63bとスプ
ール弁64の外周面64aをそれぞれ高精度で加工する
必要があり、加工コストが上昇する問題が生じるのであ
る。
【0074】また、補助弁62において、第1圧力室6
5と第2圧力室66との間で冷媒ガスが漏れるように設
定すると、吐出室26からクランク室17へ導入される
冷媒ガス量つまりこの冷媒ガスとともにクランク室17
へ導入される潤滑油量が少なくなる。従って、クランク
室17の潤滑油量が不足気味となり、各摺動部分(斜板
20とシュー23との間等)の潤滑状態が厳しくなって
しまう。
【0075】しかし、第1抽気通路31を備えてなおか
つ第1圧力室65と第2圧力室66の間を遮断する本実
施形態においては、吐出室26からクランク室17へ導
入される冷媒ガス量を多くでき、クランク室17内にお
ける潤滑状態を良好とすることができる。
【0076】特に、本実施形態において補助弁62のス
プール弁64には、第1圧力室65と第2圧力室66と
の間をシールするシールリング72が装着されている。
従って、例えば、スプール弁64の第2位置においては
第2抽気通路61を確実に遮断することができ、第1抽
気通路31との組み合わせで、吐出容量制御のさらなる
高精度化及びクランク室17内の良好な潤滑を達成する
ことができる。
【0077】(6)補助弁62の弁室63は、フロント
ハウジング12とリヤハウジング13との接合部分に形
成されている。従って、フロントハウジング12とリヤ
ハウジング13との接合と同時に弁室63を区画形成す
ることができ、補助弁62の圧縮機に対する組付性が向
上される。
【0078】(7)スプール弁64の第1位置及び第2
位置のそれぞれにおいて、圧力室65,66とクランク
室側通路69との接続は、スプール弁64の内部に設け
られた連通孔70,71を経由して行なわれる。従っ
て、スプール弁64を、その移動方向の両端部(外周面
63aにおいて第1圧力室65側及び第2圧力室66側
の部分)で弁室63の内周面63bに接触させる構成と
することができる。よって、スプール弁64の動作(移
動)は、その両端部が弁室63の内周面63bによって
ガイドされることで安定化する。その結果、例えば、圧
力室65,66とクランク室側通路69との接続を直接
行なう構成(後述する図4の別例参照)と比較して、補
助弁62の動作の信頼性が向上される。
【0079】(8)本実施形態の圧縮機は、空調装置が
使用する冷媒の種類を限定するものではない。しかし、
本実施形態の圧縮機においてハウジング11は、フロン
トハウジング12とリヤハウジング13の二つのハウジ
ング構成体を接合することで構成されている。そして、
フロントハウジング12とリヤハウジング13とによっ
て形成された内部空間に、シリンダブロック14が配置
されている。従って、ハウジング構成体12,13間の
接合部分は一箇所のみであり、例えば、シリンダブロッ
ク14もハウジング構成体をなす場合の二箇所と比較し
て、冷媒ガス漏れに関して有利となる。つまり、本実施
形態の圧縮機は、フロン冷媒と比較して圧縮機内部が高
圧となる二酸化炭素冷媒を用いる場合に特に有利な構成
であると言える。
【0080】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。 ・例えば、図4又は図5に示すように、上記実施形態に
おいて補助弁62のスプール弁64から、シールリング
72を削除すること。このようにすれば、補助弁62の
部品点数を少なくでき、圧縮機を安価に提供することが
可能となる。なお、この場合、弁室63の内周面63b
とスプール弁64の外周面64aとの摺動部分で冷媒ガ
スを積極的に漏らすように設定すれば、クランク室17
と吸入室25とが常時連通されることとなり、第1抽気
通路31を削除することが可能となる。
【0081】・例えば、図4〜図7にそれぞれ示すよう
に、上記実施形態において補助弁62のスプール弁64
から、第1及び第2連通孔70,71を削除する。そし
て、スプール弁64の第1位置及び第2位置において、
クランク室側通路69が圧力室65,66に対して直接
開口されるように構成すること。図4〜図7のそれぞれ
の態様においては、この直接開口を達成するために、ス
プール弁64の外周面64aにおいて第1圧力室65側
及び第2圧力室66側がそれぞれ小径とされている。こ
のようにすれば、スプール弁64内に連通孔70,71
を設ける必要がなく、補助弁62の製造コストを削減す
ることができる。
【0082】・上記実施形態において付勢バネ73の一
端側は、スプール弁64の円筒内空間に収容されてい
た。これを変更し、例えば図5に示すように、スプール
弁64の第2圧力室66側を円柱状に構成して、付勢バ
ネ73の一端側をスプール弁64の外側に配置するこ
と。このようにすれば、スプール弁64の一部が付勢バ
ネ73の芯となり、付勢バネ73の姿勢が安定されてス
プール弁64の動作が安定される。
【0083】・図6に示すように、補助弁62のスプー
ル弁64に、第1圧力室65と第2圧力室66とを常時
連通する連通孔75を設けること。このようにすれば、
補助弁62を介してクランク室17と吸入室25とが常
時連通されるため、第1抽気通路31を削除して容量制
御機構の簡素化を図り得る。また、弁室63の内周面6
3bとスプール弁64の外周面64aとの間で冷媒ガス
を漏らす構成と比較して、クランク室17から吸入室2
5への冷媒ガスの導出量の設定も容易となる。
【0084】・上記実施形態において補助弁62は、容
量制御弁33が全閉状態の時にはスプール弁64が第1
位置に配置されて第2抽気通路61を開放し、容量制御
弁33が全閉状態から離脱されると、スプール弁64が
第2位置に配置されて第2抽気通路61を遮断する二位
置切換構成であった。
【0085】これを変更し、例えば、図7に示すよう
に、容量制御弁33が全閉と全開との間の中間開度の時
には、シールリング72がクランク室側通路69の開口
69a上に位置するように、付勢バネ73のバネ力を設
定する。この状態では、第1圧力室65及び第2圧力室
66の両方が、クランク室側通路69に接続されてい
る。また、スプール弁64の外周面64aにおいて、シ
ールリング72を境とした第1圧力室65側の領域64
b及び第2圧力室66側の領域64cは、それぞれ対応
する圧力室65,66側に向かって小径となるテーパ状
に形成されている。
【0086】従って、例えば、図7の状態から容量制御
弁33が弁開度を大きくすれば、スプール弁64が第2
圧力室66側に移動する。よって、第1圧力室65とク
ランク室側通路69の開口69aとの間の通過断面積が
広くなるとともに、第2圧力室66とクランク室側通路
69の開口69aとの間の通過断面積が狭くなり、圧縮
機の吐出容量が減少される。
【0087】逆に、図7の状態から容量制御弁33が弁
開度を小さくすれば、スプール弁64が第1圧力室65
側に移動する。よって、第1圧力室65とクランク室側
通路69の開口69aとの間の通過断面積が狭くなると
ともに、第2圧力室66とクランク室側通路69の開口
69aとの間の通過断面積が広くなり、圧縮機の吐出容
量が増大される。
【0088】このように、本態様においては、圧縮機の
容量可変時において、容量制御弁33による給気通路3
2の開度調節(所謂入れ側制御)のみならず、補助弁6
2による第2抽気通路61の開度調節(所謂抜き側制
御)も行なわれることとなる。よって、圧縮機の吐出容
量を応答性良く変更することができる。
【0089】上記実施形態から把握できる技術的思想に
ついて記載する。 (1)前記容量可変型圧縮機はピストン式よりなり、ハ
ウジングはフロントハウジングとリヤハウジングとを接
合することで構成されており、このフロントハウジング
とリヤハウジングとによって形成された内部空間に、ピ
ストンを往復動可能に収容するシリンダブロックが配置
されている請求項1〜5のいずれかに記載の制御装置。
【0090】(2)空調装置の冷媒は二酸化炭素である
前記技術的思想(1)に記載の制御装置。
【0091】
【発明の効果】上記構成の本発明によれば、空調装置の
良好な起動性と容量可変型圧縮機の吐出容量制御の安定
化とを高次元で両立可能となる。
【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】 制御装置を示す図であり容量制御弁及び補助
弁の断面図。
【図3】 補助弁の動作を説明する断面図。
【図4】 別例の補助弁を示す断面図。
【図5】 別の別例の補助弁を示す断面図。
【図6】 別の別例の補助弁を示す断面図。
【図7】 別の別例の補助弁を示す断面図。
【図8】 (a)従来の制御装置を説明する断面図、
(b)補助弁の動作を説明する断面図。
【符号の説明】
11…ハウジング、12…ハウジング構成体としてのフ
ロントハウジング、13…同じくリヤハウジング、17
…制御室としてのクランク室、25…吸入圧力領域とし
ての吸入室、26…吐出圧力領域としての吐出室、31
…補助弁を経由しない別の通路たる第1抽気通路、33
…容量制御弁、62…補助弁、63…弁室、63b…ス
プール弁との摺動面たる内周面、64…スプール弁、6
5…第1圧力室、66…第2圧力室、67…吐出圧力領
域側通路としての吐出室側通路、68…吸入圧力領域側
通路としての吸入室側通路、69…制御室側通路として
のクランク室側通路、72…シール部材としてのシール
リング、73…付勢手段としての付勢バネ。
フロントページの続き (72)発明者 村瀬 正和 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機内 Fターム(参考) 3H045 AA04 AA10 AA12 AA27 BA12 BA33 CA02 CA03 DA25 EA13 EA33 EA43 3H076 AA06 BB21 BB32 CC12 CC16 CC20 CC83 CC92 CC93

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空調装置の冷媒循環回路を構成し、制御
    室の圧力が上昇すれば吐出容量を減少し、制御室の圧力
    が低下すれば吐出容量を増大する構成の容量可変型圧縮
    機の吐出容量を制御するための制御装置であって、 前記制御室から延在された制御室側通路と、冷媒循環回
    路の吸入圧力領域から延在された吸入圧力領域側通路
    と、冷媒循環回路の吐出圧力領域から延在された吐出圧
    力領域側通路と、吐出圧力領域側通路上に配設されこの
    通路の開度を調節可能な容量制御弁と、前記制御室側通
    路及び吸入圧力領域側通路並びに吐出圧力領域側通路が
    接続された補助弁とを備え、 前記補助弁は、スプール弁を摺動可能に収容するととも
    にスプール弁との摺動面に制御室側通路が開口された弁
    室と、弁室内においてスプール弁の移動方向の一方側に
    区画形成され吐出圧力領域側通路が接続された第1圧力
    室と、弁室内においてスプール弁の移動方向の他方側に
    区画形成され吸入圧力領域側通路が接続された第2圧力
    室と、スプール弁を第1圧力室側に向けて付勢する付勢
    手段とからなり、容量制御弁の弁開度に応じた第1圧力
    室と第2圧力室との圧力差の変動に基づいてスプール弁
    が移動されることで、制御室側通路の接続先を第1圧力
    室と第2圧力室との間で変更可能であることを特徴とす
    る制御装置。
  2. 【請求項2】 前記制御室と吸入圧力領域とは、補助弁
    を経由しない別の通路によっても接続されている請求項
    1に記載の制御装置。
  3. 【請求項3】 前記スプール弁には、第1圧力室と第2
    圧力室との間をシールするシール部材が装着されている
    請求項1又は2に記載の制御装置。
  4. 【請求項4】 前記制御室側通路と第1圧力室との接続
    及び制御室側通路と第2圧力室との接続の少なくとも一
    方は、スプール弁の内部を経由して行なわれる請求項1
    〜3のいずれかに記載の制御装置。
  5. 【請求項5】 前記容量可変型圧縮機のハウジングは、
    複数のハウジング構成体を接合することで構成されてお
    り、前記補助弁の弁室は、ハウジング構成体の接合部分
    に区画形成されている請求項1〜4のいずれかに記載の
    制御装置。
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