JP2003343432A - 可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮機容量を最小から急激に変化させること
なく増加でき、起動時の機械音を低減できる可変容量圧
縮機を提供する。 【解決手段】 電磁式容量制御弁９への供給電流を制御
することによって、斜板４の傾角を変え、圧縮機容量を
調節できる可変容量圧縮機の起動時に、電磁式容量制御
弁９への電流供給を、零から目標制御電流値まで階段状
に徐々に増加するように、ＥＣＵ２０によって制御す
る。これにより、容量を徐々に大きくすることができ、
機械音の発生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、起動時における圧
縮機の運転を改善した電子制御式可変容量圧縮機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に可変容量圧縮機は、クランク室の
圧力と吸入圧領域の吸入圧との差圧に基づいて吐出容量
を変えている。クランク室の圧力は、吐出圧領域である
吐出室からクランク室へ冷媒を供給すると共に、クラン
ク室から吸入圧領域である吸入室へ冷媒を抜き出して調
整される。吐出室からクランク室へ冷媒を供給するため
の圧力供給通路上には容量制御用の電磁弁が介在され、
リレノイドの励磁によって弁体は閉弁位置側へ付勢され
る。電磁弁に対する供給電流値は、設定室温と検出室温
との差が大きいほど大きくされ、電磁弁の弁閉度が小さ
くなり、斜板傾角が大きくなり、吐出容量が大きくな
る。したがって、弁体が閉弁位置にあるときに、圧力供
給路が閉じられ、斜板傾角が最大となる。ソレノイドが
消磁されると弁体が最大開度となり、吐出室からクラン
ク室への冷媒供給が増え、クランク室内の圧力が増大
し、斜板傾角が最小になる。

【０００３】通常、空調装置の作動スイッチをＯＮにし
たときには、設定室温と検出室温との差が大きく、可変
容量圧縮機の電磁弁に対する供給電流値は、作動スイッ
チのＯＮ時から大きな値となり、この大きな電流が電磁
弁に流れる。そのため、圧縮機の容量が最小容量から急
激に大きくなり、斜板傾角も最小傾角から急激に増大
し、斜板が供給電流値に対応した傾角位置を通り越して
最大傾角位置まで急速に移行してしまうことがある。こ
のような通り越しは、斜板の最大傾角を規定する部材と
斜板との衝突をもたらし、衝突音（機械音）が発生する
という問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みなされたもので、その目的は、圧縮機の容量を最小
容量の状態から急激に変化させることなく、段階的に圧
縮機容量を増加させることができ、圧縮機起動時の機械
音が低減でき、低騒音の可変容量圧縮機を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載された可変容量圧縮機を提供する。請求項１に記載
の可変容量圧縮機は、吐出圧領域とクランク室とを連通
する冷媒供給通路に設けられる電磁式容量制御弁への供
給電流を制御することによって、斜板の傾角を変え、圧
縮機容量を調節できる可変容量圧縮機の起動時に、電磁
式容量制御弁への供給電流を零から目標制御電流値まで
階段状に徐々に増加するように制御したものである。こ
れにより、圧縮機容量が徐々に大きくなり、急激な容量
変化が原因で生じる機械音の発生及び斜板傾角位置の通
り越しが防止できる。その結果、空調装置の作動スイッ
チのＯＮ時の騒音発生を防止できる。

【０００６】請求項２の可変容量圧縮機は、階段状の電
流のステップの大きさを変えるようにしたものであり、
これにより、圧縮機の容量変化の状態を制御でき、立ち
上げ時間を短縮化できると共により効果的に機械音の防
止が図れる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面に従って本発明の実施
の形態の可変容量圧縮機について説明する。図１は、可
変容量圧縮機の断面図である。図１に示すように、シリ
ンダブロック１０の前端にフロントケース１２が接合さ
れ、シリンダブロック１０の後端には、バルブプレー
ト、弁形成プレート等の板材を介してリヤケース１３が
接合固定されている。クランク室（制御圧室）１５を形
成するフロントケース１２とシリンダブロック１０とに
は、回転シャフト３がベアリング５，６，８により回転
自在に支持されている。クランク室１５から外部に突出
する回転シャフト３には、プーリ１及びクラッチ１ａが
貫挿されボルト２等によって締結される。外部駆動源、
例えば車両エンジン、からベルト等（図示略）を介して
プーリ１に動力が伝達され、この動力は、回転シャフト
３に伝達される。

【０００８】回転シャフト３には、回転支持プレート３
ａが圧入等で一体化されていると共に、斜板４が回転シ
ャフト３の軸方向にスライド可能かつ傾動可能に支持さ
れている。斜板４には連結片４ｂが固着されており、こ
の連結片にはガイドピン４ａが圧入等で一体化されてい
る。回転支持プレート３ａには、ガイド孔３ｂが形成さ
れ、ガイドピン４ａの頭部がガイド孔３ｂにスライド可
能に挿入されている。斜板４は、ガイド孔３ｂとガイド
ピン４ａとの連係により、回転シャフト３の軸方向に傾
動可能かつ回転シャフト３と一体的に回転可能である。

【０００９】斜板４の中心部が回転支持プレート３ａ側
へ移動すると、斜板４の傾角が増大する。斜板４の最大
傾角は、回転支持プレート３ａと斜板４との当接によっ
て規制される。斜板４の中心部がシリンダブロック１０
側へ移動すると、斜板４の傾角が減少する。斜板４の最
小傾角は、斜板４と回転シャフト３上に設けられたサー
クリップ１６との当接によって規制される。

【００１０】シリンダブロック１０に穿設された複数の
シリンダボア１０ａ内には、ピストン１１が収容されて
いる。斜板４の回転運動はシュークを介してピストン１
１の前後往復運動に変換され、ピストン１１がシリンダ
ボア１０ａ内を前後にスライドする。

【００１１】リヤケース１３内には、吸入室１７と吐出
室１８とが区画形成されている。シリンダブロック１０
とリヤケース１３との間に介在しているバルブプレー
ト、弁形成プレート等の板材には、吸入弁及び吐出弁が
形成されている。従って、吸入室１７内の冷媒ガスはピ
ストン１１の復動動作により吸入弁を押し退けてシリン
ダボア１０ａ内に流入する。この流入した冷媒ガスはピ
ストン１１の往動動作により吐出弁を押し退けて吐出室
１８に吐出される。

【００１２】吐出室１８とクランク室（制御圧室）１５
とを接続する冷媒供給通路には電磁式容量制御弁９が介
在している。冷媒供給通路は吐出圧領域である吐出室１
８の冷媒をクランク室１５へ供給する通路である。容量
制御弁９内の感圧手段を構成するベローズ９１には吸入
室１７内の圧力（吸入圧）が作用している。吸入室１７
内の吸入圧は熱負荷を反映している。ベローズ９１には
弁体９２が接続されていて、弁孔９３を開閉する。ベロ
ーズ９１内のばね力は、弁孔９３を開く方向へ弁体９２
に作用している。容量制御弁９のソレノイド９４の電磁
駆動力は、開放付勢のばね力に抗して弁孔９３を閉じる
方向に弁体９２を付勢する。ソレノイド９４は、電子制
御装置（ＥＣＵ）２０によって電流供給が制御される。

【００１３】ＥＣＵ２０は、空調装置作動スイッチ２４
のＯＮによってソレノイド９４に電流を供給し、作動ス
イッチ２４のＯＦＦによって電流供給を停止する。ソレ
ノイド９４への制御電流となるＥＣＵ２０からの電気信
号は、図４に示すように、車室内温度２１、日射２２、
外気温度２３などの空調環境、空調作動スイッチ２４、
空調運転モード２５、設定温度２６などの空調運転条
件、エンジン回転数２７、アクセル開度などの車両環境
などからＥＣＵ２０が演算処理し設定される。容量制御
弁９の弁開度は、ソレノイド９４で生じる電磁駆動力、
ばね力及びベローズ９１の付勢力のバランスで決まる。
したがって、容量制御弁９はソレノイド９４に供給され
る電流値に応じた吸入圧をもたらす制御を行う。

【００１４】ソレノイド９４への供給電流値が高められ
ると弁開度が減少し、吐出室１８からクランク室１５へ
の冷媒供給量が減る。クランク室１５内の冷媒は、冷媒
抜き出し通路を介して吸入室１７へ流出しているため、
クランク室１５内の圧力が下がる。したがって、斜板４
の傾角が増大して吐出容量が増える。吐出容量の増大は
吸入圧の低下をもたらす。供給電流値が下げられると弁
開度が増大し、吐出室１８からクランク室１５への冷媒
供給量が増える。したがって、クランク室１５内の圧力
が上がり、斜板４の傾角が減少して吐出容量が減る。吐
出容量の減少は吸入圧の増大をもたらす。

【００１５】ソレノイド９４に対する供給電流値が零に
なると弁開度が最大となり、斜板４の傾角が最小とな
る。斜板４の傾角が最小になったときには、吸入通路が
閉じられ外部冷媒回路の冷媒循環が停止する。ソレノイ
ド９４に対する電流供給を再開すると弁開度が小さくな
り、クランク室１５内の圧力が下がり、斜板４の傾角が
最小傾角から増大してゆく。斜板４の傾角が最小傾角か
ら増大すると吸入通路が開かれ、冷媒が吸入通路から吸
入室１７へ流入し、外部冷媒回路における冷媒循環が再
開される。

【００１６】以上のように構成された本発明の可変容量
圧縮機の初期作動について、図２に基づいて説明する。
可変容量圧縮機が停止状態においては、斜板４の傾角が
最小となり、圧縮機は最小容量状態となっている（ステ
ップＳ１）。次いで、ステップＳ２で空調装置作動スイ
ッチ２４がＯＮにされる。ＥＣＵ２０は、電流供給開始
指令信号（ステップＳ１）の入力に応答して、室内の設
定温度２６と車室内温度２１、日射２２、外気温度２３
との比較に基づいて、目標温度を決定し（ステップＳ
３）、この目標温度に従って容量制御弁９への目標制御
電流値を決定する（ステップＳ４）。

【００１７】次に、ＥＣＵ２０は、図３（ａ）に示すよ
うに、容量制御弁９への供給電流値を零から目標制御電
流値まで階段状に徐々に増大させる電流供給制御を行う
（ステップＳ５）。容量制御弁９へのこのような電流供
給制御が行われると、容量制御弁９の弁開度が階段状に
徐々に減少してゆき、クランク室１５内の圧力が徐々に
低下して行く。このクランク室１５内のゆっくりした圧
力低下に伴って斜板４の傾角が、最小傾角から徐々に増
大して行き、圧縮機の吐出容量も図３（ａ）に点線で示
すように段階を追って徐々に増大して行く（ステップＳ
６）。斜板４の傾角が最小傾角から増大すると、冷媒の
外部冷媒回路への循環が行われ、吸入圧が低下して行
く。

【００１８】以上説明したように、本発明においては、
可変容量圧縮機を停止状態から立ち上げるときに、容量
制御弁９への制御電流を、図３（ｂ）の従来技術のよう
に零から目標制御電流値にまで瞬間的に立ち上げるので
はなく、図３（ａ）に示すように階段状に徐々に立ち上
げているので、図３（ｂ）に示されるような可変容量圧
縮機の大きな容量変化が発生することがなく、図３
（ａ）に示すように容量が徐々に大きくなる。従って、
この急激で大きな容量変化が原因で発生する、ガイドピ
ン４ａと回転支持プレート３ａ間の隙間嵌合部や回転シ
ャフト３と斜板４との嵌合部等で生じる大きな機械音の
発生を防止することができる。この結果、低騒音で圧縮
機の運転容量を変化させることができ、空調装置の作動
スイッチのＯＮ時の騒音上昇を抑えることができる。

【００１９】なお、上記実施形態では、図３（ａ）に示
すように階段状の電流のステップの大きさを同じにして
いるが、このステップの大きさを変えるようにしてもよ
い。即ち、徐々にステップの大きさを小さくしたり、逆
に大きくしたりしてもよく、また、一部分だけステップ
の大きさを変えてもよい。これにより、容量の変化率を
制御でき、効率的な機械音の防止と立ち上げ時間の短縮
化の両立を図れる。

【００２０】図５の（ａ）〜（ｅ）は、本発明のそれぞ
れ別の実施例を示している。即ち、図５（ａ）では、空
調装置作動スイッチ（Ａ／Ｃスイッチ）をＯＮして、容
量制御弁９への供給電流値を零から目標制御電流値まで
凹状曲線で漸増するように電流供給制御を行っている。
図５（ｂ）では、容量制御弁９への供給電流値を零から
目標制御電流値まで凸状曲線で漸増するように電流供給
制御を行っている。図５（ｃ）は、零から目標値まで階
段状電流のステップの大きさを変えた例を示している。
また、図５（ｄ）に示すように、容量制御弁９への供給
電流値を零から目標制御電流値の途中まで階段状に立ち
上げ、その後は直線状に徐々に増加するように立ち上
げ、目標制御電流値まで立ち上げるようにしてもよい。
図５（ｅ）に示すように、容量制御弁９への供給電流値
を零から目標制御電流値の途中まで階段状に立ち上げ、
その後は曲線状に徐々に増加するように立ち上げ、目標
制御電流値まで立ち上げることもできる。上述の図５
（ａ）〜（ｅ）の実施例においても、所期の目的を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】可変容量圧縮機の断面図である。

【図２】本発明の実施の形態の可変容量圧縮機の起動作
動のフローチャートである。

【図３】可変容量圧縮機の起動時の制御電流と圧縮機容
量との変化を、（ａ）本発明と（ｂ）従来とで比較した
グラフである。

【図４】可変容量圧縮機の電子制御装置（ＥＣＵ）によ
る制御を説明する図である。

【図５】本発明の別の実施例（ａ）〜（ｅ）を示すグラ
フである。

【符号の説明】

３…回転シャフト ３ａ…回転支持プレート ４…斜板 ４ａ…ガイドピン ９…容量制御弁 ９２…弁体 ９４…ソレノイド １１…ピストン １５…クランク室（制御圧室） １７…吸入室 １８…吐出室 ２０…電子制御装置（ＥＣＵ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H045 AA04 AA10 AA12 AA27 BA03 BA19 BA38 CA02 CA29 DA25 EA13 EA26 EA33 3H076 AA06 BB01 BB33 BB36 CC12 CC20 CC84

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク室内に収容された、回転シャフ
   トと一体的に回転し、該回転シャフトに対し傾角可変に
   設けられた斜板と、 前記斜板に連動し、前記斜板の回転によって往復動作す
   るピストンと、 吐出圧領域とクランク室とを連通する冷媒供給通路と、
   クランク室と吸入圧領域とを連通する冷媒抜き出し通路
   と、 前記冷媒供給通路に設けられた電磁式容量制御弁と、 前記電磁式容量制御弁への供給電流を制御する電子制御
   装置と、を備えていて、 前記電磁式容量制御弁への供給電流を制御することによ
   って、前記斜板の傾角を変え、圧縮機容量を調節できる
   可変容量圧縮機において、 前記可変容量圧縮機の起動時に、前記電磁式容量制御弁
   への電流供給を零から目標制御電流値まで階段状に徐々
   に増加するように前記電子制御装置によって制御するこ
   とを特徴とする可変容量圧縮機。
2. 【請求項２】 前記階段状の電流のステップの大きさを
   変えることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮
   機。