JP2005076514A - Variable displacement compressor and method for controlling displacement - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えば車両用空調装置に使用される可変容量圧縮機及びその容量制御方法に関するものである。 The present invention relates to a variable capacity compressor used for, for example, a vehicle air conditioner and a capacity control method thereof.
従来、可変容量圧縮機としては、ハウジングのクランク室内に斜板等を含む容量変更機構を設けたものが知られている。そして、電磁制御弁の開度の増減にて、クランク室内の圧力が変化されて、容量変更機構の斜板の傾斜角度が調節され、この斜板に連係したピストンの往復動ストロークが変更されて、ガスの吐出容量が調整されるようになっている。 Conventionally, as a variable capacity compressor, one having a capacity changing mechanism including a swash plate or the like in a crank chamber of a housing is known. And by increasing or decreasing the opening of the electromagnetic control valve, the pressure in the crank chamber is changed, the inclination angle of the swash plate of the capacity changing mechanism is adjusted, and the reciprocating stroke of the piston linked to this swash plate is changed. The gas discharge capacity is adjusted.
このような構成の可変容量圧縮機においては、電力変換効率の向上を図るために、前記電磁制御弁の電磁コイルに対して、400Hz程度の高い周波数の駆動電流を供給している。そして、その供給された駆動電流をパルス幅変調により制御することにより、電磁コイルで発生する磁気的な吸引力と、弁バネのバネ力との平衡関係にて弁体の開閉方向における位置が決定され、その弁体の位置に応じて弁開度が制御されるようになっている。 In the variable capacity compressor having such a configuration, in order to improve the power conversion efficiency, a drive current having a high frequency of about 400 Hz is supplied to the electromagnetic coil of the electromagnetic control valve. Then, by controlling the supplied drive current by pulse width modulation, the position in the opening and closing direction of the valve body is determined by the balance between the magnetic attractive force generated by the electromagnetic coil and the spring force of the valve spring. The valve opening is controlled in accordance with the position of the valve body.
この電磁制御弁の制御において、電磁コイルに流れるコイル電流の振幅は、供給電流の周波数が高いほど小さくなる。また、電磁コイルで発生する磁気的な吸引力は、コイル巻数とコイル電流値とを乗した値の多寡によって決定される。そして、コイル電流の振幅が小さいと、パルス幅変調周波数に応答した磁気的吸引力の振れ量も小さくなり、弁体の振動が少なくなったり、振動しなくなったりする。そして、その結果、主として、弁体に作用する摩擦抵抗に起因して、制御弁の動作にヒステリシスが生じ、電磁制御弁の制御を高い応答性を確保して行うことが困難になった。 In the control of the electromagnetic control valve, the amplitude of the coil current flowing through the electromagnetic coil becomes smaller as the frequency of the supply current is higher. The magnetic attractive force generated by the electromagnetic coil is determined by the number of values obtained by multiplying the number of coil turns and the coil current value. If the amplitude of the coil current is small, the amount of magnetic attraction force in response to the pulse width modulation frequency is also small, and the vibration of the valve body is reduced or no longer vibrates. As a result, hysteresis occurs in the operation of the control valve mainly due to the frictional resistance acting on the valve body, making it difficult to control the electromagnetic control valve with high responsiveness.
このような電磁制御弁の制御における問題点に対処するために、例えば、特許文献1に開示されるような電磁制御弁が従来から提案されている。すなわち、この従来構成では、弁体及び弁バネを含むバネ・質量系が、電磁コイルのパルス幅変調による通電制御下において共振現象を生じるように、バネ・質量系の固有振動数Foがパルス幅変調周波数Fdに対して、0.75×Fd≦Fo≦2.0×Fdの範囲内となるように設定されている。
前記特許文献1に記載の電磁制御弁においては、電磁コイルのパルス幅変調による通電制御下で、弁体が前述した共振現象により加振される。このため、コイル電流の振れ幅が小さくても、弁体が振動しながら動作するため、摩擦抵抗のうちの静摩擦力が小さくなって、その弁体は高い応答性で安定して開度変更されるようになる。
In the electromagnetic control valve described in
しかしながら、前記のようにクランク室内に斜板等を含む可動の機械的容量変更機構が設けられた可変容量圧縮機では、電磁制御弁の弁体移動部に摩擦抵抗が加わっているのみでなく、容量変更機構の作動部にも大きな摩擦抵抗が作用している。例えば、容量変更機構として駆動軸に斜板が設けられた可変容量圧縮機では、駆動軸に対する斜板の軸支部やラグプレートに対する斜板の連係部等に大きな摩擦抵抗が作用している。 However, in the variable capacity compressor provided with a movable mechanical capacity changing mechanism including a swash plate or the like in the crank chamber as described above, not only friction resistance is added to the valve body moving portion of the electromagnetic control valve, A large frictional resistance also acts on the operating portion of the capacity changing mechanism. For example, in a variable capacity compressor in which a drive shaft is provided with a swash plate as a capacity changing mechanism, a large frictional resistance acts on a shaft support portion of the swash plate with respect to the drive shaft, a linkage portion of the swash plate with respect to the lug plate, and the like.
このため、吐出容量の変更時に、電磁制御弁の弁体が高い応答性で開度変更されても、斜板等を含む容量変更機構内における摩擦抵抗が原因となって即時に作動調整されず、吐出容量の変更に遅れが生じた。例えば、図8に示すように、可変容量圧縮機が所定の吐出容量Gで運転されている状態では、斜板は所定の傾斜角度で静止している。この状態で、吐出容量を変更するために、電磁制御弁の電磁コイルに対する供給電流I(図8においては、パルス幅変調された供給電流のアベレージが記載されている)が容量変更に対応した分だけ増加または減少される。 For this reason, even when the opening of the electromagnetic control valve is changed with high responsiveness when changing the discharge capacity, the operation is not adjusted immediately due to frictional resistance in the capacity changing mechanism including the swash plate. There was a delay in changing the discharge capacity. For example, as shown in FIG. 8, in a state where the variable displacement compressor is operated at a predetermined discharge capacity G, the swash plate is stationary at a predetermined inclination angle. In this state, in order to change the discharge capacity, the supply current I to the electromagnetic coil of the electromagnetic control valve (in FIG. 8, the average of the supply current subjected to pulse width modulation is described) corresponds to the capacity change. Only increased or decreased.
しかし、容量変更対応した分だけの電流の増減制御では、クランク室内の圧力(クランク室内の圧力Pc)の変化が緩慢であるため、クランク室内の圧力Pcが斜板に作用する静摩擦力による上限界PcHあるいは下限界PcLを越えるまでに時間がかかる。このため、吐出容量Gが供給電流Iの増減変化に即応して容量変更されず、応答遅れDが生じていた。 However, in the current increase / decrease control corresponding to the capacity change, the change in the pressure in the crank chamber (the pressure Pc in the crank chamber) is slow, so the upper limit due to the static friction force that the pressure Pc in the crank chamber acts on the swash plate It takes time to exceed PcH or the lower limit PcL. For this reason, the discharge capacity G is not changed in response to the increase / decrease in the supply current I, and a response delay D occurs.
従って、従来の可変容量圧縮機では、冷房負荷の変動に即応した容量変更を実行できず、室内がかなり熱くなってから、容量が増えて冷却能力がアップされ、あるいは、室内がかなり冷えてから冷却能力がダウンされ、いわゆる不快なハンチングが止むことなく継続されるおそれがある。 Therefore, with a conventional variable capacity compressor, the capacity cannot be changed immediately in response to a change in the cooling load, and after the room has become quite hot, the capacity has increased and the cooling capacity has been increased, or the room has cooled considerably. The cooling capacity is reduced, and so-called unpleasant hunting may continue without stopping.
さらに、前記従来の可変容量圧縮機においては、吐出容量を変更する過程においても、すなわち、斜板の傾斜角度を変更する過程においても、斜板等を含む容量変更機構の作動部に作用する動摩擦力により、吐出容量の変更に遅れが生じていた。すなわち、図9(a)に示すように、電磁制御弁の電磁コイルに対する供給電流Iが下降または上昇変化された場合には、容量変更機構の作動により、図9(b)に示すように、クランク室内の圧力Pc及び吸気圧Psが下降または上昇されるとともに、反対に吐出圧Pdが上昇または下降される。これにより、図9(c)に示すように、吐出容量G及び圧縮機の出力トルクTrが下降または上昇される。 Further, in the conventional variable capacity compressor, even in the process of changing the discharge capacity, that is, in the process of changing the inclination angle of the swash plate, the dynamic friction acting on the operating portion of the capacity changing mechanism including the swash plate and the like. Due to the force, there was a delay in changing the discharge capacity. That is, as shown in FIG. 9A, when the supply current I to the electromagnetic coil of the electromagnetic control valve is lowered or raised, as shown in FIG. While the pressure Pc and the intake pressure Ps in the crank chamber are lowered or raised, the discharge pressure Pd is raised or lowered. As a result, as shown in FIG. 9C, the discharge capacity G and the output torque Tr of the compressor are lowered or raised.
ここで、供給電流Iの下降時と上昇時とにおいて、同一電流値Iaを示すT1,T2時点でクランク室内の圧力Pc及び吐出容量Gを比較する。図9(b)及び(c)に示すように、時点T1,T2では、クランク室内の圧力PcがPc1,Pc2になるとともに、吐出容量GがG1,G2になって、それらの数値間にそれぞれ差が生じ、特に吐出容量Gに大きな差Sが生じている。つまり、T1,T2時点において電流値Iaが同一であるため、クランク室内の圧力Pc1,Pc2及び吐出容量G1,G2は、それぞれ同一のはずである。これが同一にならない理由は、作動中の容量変更機構に動摩擦力が作用して、電流値Iaの変化に対してクランク室内の圧力Pc1,Pc2や吐出容量G1,G2に遅れを生じるためである。以上のように、動摩擦力も冷房負荷に対応した容量変化の遅れの原因となる。 Here, the pressure Pc and the discharge capacity G in the crank chamber are compared at times T1 and T2 indicating the same current value Ia when the supply current I is decreasing and when it is increasing. As shown in FIGS. 9B and 9C, at time points T1 and T2, the pressure Pc in the crank chamber becomes Pc1 and Pc2, and the discharge capacity G becomes G1 and G2, respectively. There is a difference, and in particular, there is a large difference S in the discharge capacity G. That is, since the current value Ia is the same at time points T1 and T2, the pressures Pc1 and Pc2 and the discharge capacities G1 and G2 in the crank chamber should be the same. The reason why these are not the same is that the dynamic friction force acts on the capacity changing mechanism in operation, and the pressures Pc1, Pc2 in the crank chamber and the discharge capacities G1, G2 are delayed with respect to the change in the current value Ia. As described above, the dynamic friction force also causes a delay in capacity change corresponding to the cooling load.
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その主な目的は、容量変更機構に作用する静摩擦力の影響を受けることなく、吐出容量を高い応答性で変更することができる可変容量圧縮機及び制御方法を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. Its main object is to provide a variable capacity compressor and a control method capable of changing the discharge capacity with high responsiveness without being affected by the static friction force acting on the capacity changing mechanism.
また、この発明のその上の目的は、吐出容量の変更中に、容量変更機構に作用する動摩擦力に起因する応答遅れが生じるのを抑制することができる可変容量圧縮機及び制御方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a variable capacity compressor and a control method capable of suppressing a response delay caused by a dynamic friction force acting on the capacity changing mechanism during the change of the discharge capacity. There is.
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、電磁アクチュエータを有する制御弁を備え、その電磁アクチュエータに対する駆動電流を外部から制御して弁開度を変更することにより、クランク室内の圧力を変更して、同クランク室内の容量変更機構を機械的に動作させ、吐出容量を変更し得るようにした可変容量圧縮機において、吐出容量の変更時に、クランク室内の圧力が変動されるように、前記駆動電流に所定パターンの変動電流を重畳させる制御を行うための制御手段を設けたものである。
In order to achieve the above object, an invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記制御弁は、冷房負荷を感知するための感知機構を内装しており、その感知機構は、冷房負荷に応じて弁開度を変更させるものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the control valve includes a sensing mechanism for sensing a cooling load, and the sensing mechanism opens the valve according to the cooling load. To change the degree.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、制御弁は、駆動電流に対する外部からの制御のみによって弁開度を変更するものである。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明において、容量変更機構は、ピストンを往復動させるための斜板の傾斜角度を変更することにより、容量を変更するものである。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the control valve changes the valve opening degree only by external control of the drive current.
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of
請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の発明において、所定パターンの変動電流は常時重畳されるものである。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、所定パターンの変動電流は規則的な振幅を有する脈流である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the fluctuation current of the predetermined pattern is constantly superimposed.
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the fluctuation current of the predetermined pattern is a pulsating flow having a regular amplitude.
請求項7に記載の発明は、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の発明において、所定パターンの変動電流は、制御弁に供給される駆動電流の大きさが変更されてから所定時間重畳される。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
請求項8に記載の発明は、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の発明において、弁開度を変更するための駆動電流の制御は、パルス幅変調により行われる。
請求項9に記載の発明は、可変容量圧縮機の容量制御方法に関するものであって、電磁アクチュエータを有する制御弁を備え、その電磁アクチュエータに対する駆動電流を外部から制御して弁開度を変更することにより、クランク室内の圧力を変更して、同クランク室内の容量変更機構を機械的に動作させ、吐出容量を変更し得るようにした可変容量圧縮機において、吐出容量の変更時に、前記駆動電流に所定パターンの変動電流を重畳させて、クランク室内の圧力を変動させる。
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of
The invention according to claim 9 relates to a capacity control method for a variable capacity compressor, comprising a control valve having an electromagnetic actuator, and changing the valve opening by controlling the drive current for the electromagnetic actuator from the outside. Thus, in a variable capacity compressor that changes the pressure in the crank chamber and mechanically operates the capacity changing mechanism in the crank chamber to change the discharge capacity, the drive current is changed when the discharge capacity is changed. The pressure in the crank chamber is changed by superimposing a predetermined pattern of fluctuation current on the cylinder.
請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の発明において、所定パターンの変動電流は常時重畳される。
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の発明において、所定パターンの変動電流は規則的な振幅を有する脈流である。
According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect of the invention, the fluctuation current of a predetermined pattern is always superimposed.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the tenth aspect, the fluctuation current of the predetermined pattern is a pulsating flow having a regular amplitude.
請求項12に記載の発明は、請求項9に記載の発明において、所定パターンの変動電流は、制御弁に供給される駆動電流の大きさが変更されてから所定時間重畳される。
(作用)
請求項1及び請求項9に記載の発明においては、吐出容量の変更時に、クランク室内の圧力が変動制御される。よって、容量変更機構に作用する摩擦力の影響を抑制することができ、このため、吐出容量の変更時に容量変更機構の応答遅れを生じさせることなく、吐出容量を高い応答性で変更することができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the ninth aspect of the invention, the fluctuation current of the predetermined pattern is superimposed for a predetermined time after the magnitude of the drive current supplied to the control valve is changed.
(Function)
In the first and ninth aspects of the invention, the pressure in the crank chamber is controlled to vary when the discharge capacity is changed. Therefore, the influence of the frictional force acting on the capacity changing mechanism can be suppressed, and therefore, the discharge capacity can be changed with high responsiveness without causing a response delay of the capacity changing mechanism when the discharge capacity is changed. it can.
請求項2に記載の発明においては、クランク室内の圧力が変動するため、感知機構が弁開度を変更させて容量を変更させるのに際して、その容量変更がわずかであっても、容量変更機構を高い応答性をもって確実に動作させることができる。 In the second aspect of the present invention, since the pressure in the crank chamber fluctuates, the capacity changing mechanism is changed even if the capacity change is slight when the sensing mechanism changes the valve opening to change the capacity. It can be reliably operated with high responsiveness.
請求項3に記載の発明においては、感知機構が存在しないため、構成が簡単であるとともに、請求項1と同様な作用を得ることができる。
請求項4に記載の発明においては、クランク室内の容量変更機構が斜板を含み、その斜板の傾斜角度を変更することにより、容量が変更される。従って、クランク室内の圧力変動が斜板に対してただちに作用することになり、高い応答性をもって容量変更を行うことができる。
In the invention described in claim 3, since there is no sensing mechanism, the configuration is simple and the same effect as in
In the invention described in claim 4, the capacity changing mechanism in the crank chamber includes a swash plate, and the capacity is changed by changing the inclination angle of the swash plate. Therefore, the pressure fluctuation in the crank chamber immediately acts on the swash plate, and the capacity can be changed with high responsiveness.
請求項5及び請求項10に記載の発明においては、駆動電流に変動電流を重畳するための構成として、タイミングを見計らって変動電流を生成するような機能が不要で、その構成が簡単になる。また、容量変更途中においても、クランク室の圧力が変動される。よって、容量変更機構中の動摩擦力による影響を低減できて、吐出容量の変更制御を良好な応答性をもって行うことができる。さらに、クランク室内の圧力が常時変動しているため、感知機構が弁開度を変更させて容量を変更させるのに際して、その容量変更がわずかであっても、容量変更機構を高い応答性をもって確実に動作させることができる。 In the inventions according to the fifth and tenth aspects, as a configuration for superimposing the fluctuation current on the drive current, a function for generating the fluctuation current at the timing is unnecessary, and the configuration is simplified. In addition, the crank chamber pressure fluctuates even during the capacity change. Therefore, the influence of the dynamic friction force in the capacity changing mechanism can be reduced, and the discharge capacity changing control can be performed with good responsiveness. Furthermore, since the pressure in the crank chamber is constantly changing, the capacity change mechanism can be reliably and highly responsive when the sensing mechanism changes the valve opening to change the capacity even if the capacity change is slight. Can be operated.
請求項6及び請求項11に記載の発明においては、クランク室内の圧力が周期的に常時変動して、その変動が絶えず斜板に作用するため、わずかな吐出容量変更の指令によって、容量変更を高い応答性をもって実行することができる。 In the inventions according to the sixth and eleventh aspects, the pressure in the crank chamber constantly fluctuates constantly and the fluctuation constantly acts on the swash plate. Therefore, the capacity change is performed by a slight discharge capacity change command. It can be executed with high responsiveness.
請求項7及び請求項12に記載の発明においては、制御弁に供給される駆動電流の大きさが変更され、その変更時から所定時間経過後は、クランク室内の圧力変動が停止されるため、不必要な容量変更を防ぐことができる。
In the inventions according to
請求項8に記載の発明においては、制御弁内の弁体に対して振動が付与されて、弁体の動作におけるヒステリシス(応答遅れ)を減少でき、正確な容量制御に寄与する。 In the invention according to the eighth aspect, vibration is imparted to the valve body in the control valve, so that hysteresis (response delay) in the operation of the valve body can be reduced, thereby contributing to accurate capacity control.
以上のように、この発明によれば、容量変更機構に作用する静摩擦力の影響を抑制して、吐出容量を高い応答性で変更することができ、快適な空調を実行することができる。 As described above, according to the present invention, the influence of the static friction force acting on the capacity changing mechanism can be suppressed, the discharge capacity can be changed with high responsiveness, and comfortable air conditioning can be executed.
(第1実施形態)
以下に、この発明の第1実施形態を、図1〜図4に基づいて説明する。
まず、可変容量圧縮機の構成について説明する。図1に示すように、この圧縮機のハウジング11は、複数のシリンダボア12aを形成したシリンダブロック12と、そのシリンダブロック12を挟んで、前部側に接合固定されたフロントハウジング13と、バルブプレート15を介して後部側に接合固定されたリヤハウジング14とから構成されている。
(First embodiment)
Below, 1st Embodiment of this invention is described based on FIGS. 1-4.
First, the configuration of the variable capacity compressor will be described. As shown in FIG. 1, the
前記リヤハウジング14の内部には、吸入室14a及び吐出室14bが区画形成されている。バルブプレート15には、各シリンダボア12aと吸入室14aとの間に位置するように吸入弁15aが形成されるとともに、各シリンダボア12aと吐出室14bとの間に位置するように吐出弁15bが形成されている。フロントハウジング13内には、クランク室16が後部側をシリンダブロック12により閉鎖した状態にて形成されている。そのクランク室16内を貫通するように、フロントハウジング13及びシリンダブロック12には、駆動軸17が一対のラジアルベアリング18を介して回転可能に架設支持されている。
Inside the
前記クランク室16内において駆動軸17には、ラグプレート19が一体回転可能に止着されている。ラグプレート19の後側において駆動軸17には、容量変更機構20を構成する斜板21が駆動軸17の軸線方向へスライド可能及び傾動可能に支持されている。斜板21とラグプレート19との間にはヒンジ機構22が介在され、このヒンジ機構22を介して斜板21がラグプレート19及び駆動軸17に対して、同期回転可能及び傾動可能に作動連結されている。
A lug plate 19 is fixed to the
前記斜板21の前部にはストッパ部21aが突設され、図1に実線で示すように、このストッパ部21aがラグプレート19に当接することにより、斜板21の最大傾角位置が規制されるようになっている。斜板21の後部側において駆動軸17にはサークリップ23が取り付けられ、図1に鎖線で示すように、このサークリップ23に斜板21が当接することにより、斜板21の最小傾角位置が規制されるようになっている。
A
前記シリンダブロック12の各シリンダボア12aには、片頭型のピストン24がそれぞれ往復移動可能に収容され、それらのピストン24の首部がシュー25を介して斜板21の外周に係留されている。そして、駆動軸17の回転に伴って斜板21が回転運動されるとき、シュー25を介して各ピストン24が往復運動される。これにより、各ピストン24が上死点位置から下死点側へ移動されるときには、吸入室14a内の冷媒ガスが吸入弁15aを介してシリンダボア12a内の圧縮室26に吸入される。その後に、各ピストン24が下死点位置から上死点側へ移動されるときには、圧縮室26内の冷媒ガスが所定の圧力まで圧縮され、吐出弁15bを介して吐出室14bに吐出されるようになっている。
In each cylinder bore 12 a of the
前記クランク室16と吸入室14aとを連通するように、シリンダブロック12等には抽気通路27が形成されている。この抽気通路27は、駆動軸17の端部外周から中心を通るように形成された軸心通路27aと、シリンダブロック12の後部中央に形成された凹所27bと、シリンダブロック12の後面に形成された放圧通路27cと、バルブプレート15に形成された放圧孔27dとからなっている。そして、この抽気通路27を介して、冷媒ガスがクランク室16から吸入室14aに導出されるようになっている。
A bleed passage 27 is formed in the
前記吐出室14bとクランク室16とを連通するように、シリンダブロック12、バルブプレート15及びリヤハウジング14には給気通路28が形成されている。この給気通路28の途中に位置するように、リヤハウジング14には容量制御弁29が配設されている。そして、この容量制御弁29の弁開度の調整により、給気通路28を介して吐出室14bからクランク室16に導入される高圧の冷媒ガスの導入量が決定される。このため、クランク室16への冷媒ガスの導入量と、前記抽気通路27を介してクランク室16から吸入室14aに導出される冷媒ガスの導出量とのバランスが制御され、クランク室16内の圧力が決定される。これにより、ピストン24を挟んだクランク室16内の圧力と圧縮室26内の圧力との間の差が変更されて、斜板21の傾斜角度が変更され、ピストン24のストロークすなわち圧縮機の吐出容量が調整されるようになっている。
An
次に、前記容量制御弁29の構成について説明する。
図2に示すように、バルブハウジング31内には、弁室32、連通路33及び感圧室34が区画形成されている。図1及び図2に示すように、弁室32は前記給気通路28の上流部を介して吐出室14bに連通されるとともに、連通路33は給気通路28の下流部を介してクランク室16に連通されている。また、感圧室34はリヤハウジング14に形成された感圧通路35を介して吸入室14aに連通されている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 2, a
前記バルブハウジング31の弁室32及び連通路33内には作動ロッド36が軸線方向へ移動可能に配設され、この作動ロッド36の上端部によって、連通路33と感圧室34との間が遮蔽されている。弁室32内に位置するように作動ロッド36の中間部には弁体部37が形成され、この弁体部37の上端と接離可能に対応するように、弁室32と連通路33との境界部には弁座38が設けられている。そして、作動ロッド36が自身の軸線方向に移動されることにより、弁座38に対する弁体部37の弁開度が変更されて、給気通路28の開放度が調整されるようになっている。
An operating
前記バルブハウジング31の感圧室34内には冷房負荷を感知するための感知機構としてのべローズよりなる感圧部材39が配設され、この感圧部材39の底部に作動ロッド36の上端部が固定されている。感圧部材39内には感圧部材付勢用バネ40が配設され、このバネ40により感圧部材39が図2の下方への伸張方向に向かって付勢されている。そして、圧縮機の運転中に、感圧通路35を介して感圧室34内の感圧部材39に作用する吸入室14aの吸気圧Psに応じて、すなわち冷房負荷に応じて感圧部材39が伸張または収縮され、これにより作動ロッド36の位置が変更されて、弁座38に対する弁体部37の弁開度が内部自律的に調整されるようになっている。
A pressure
前記バルブハウジング31の下部には、電磁アクチュエータ部41が連接配置されている。この電磁アクチュエータ部41のケーシング42の中心には、有底円筒状の収容筒43が配設されている。収容筒43内の上部には円筒状の固定鉄心44が嵌着され、この固定鉄心44内に前記作動ロッド36の下端部が移動可能に挿通されている。固定鉄心44と接離可能に対応するように、収容筒43内の下部には可動鉄心45が移動可能に収容されている。収容筒43の内底部と可動鉄心45との間には可動鉄心付勢用バネ46が介装され、このバネ46により可動鉄心45が作動ロッド36の下端面と接合する方向に付勢されている。
An
前記固定鉄心44及び可動鉄心45間を跨ぐように、収容筒43の外周にはコイル47が巻回配置されている。このコイル47には、制御手段を構成するエアコンECU49から弁駆動回路50を介して駆動電流Iが供給される(以下、これを供給電流という)。この供給電流Iとしては、例えば400Hz(ヘルツ)程度の高い周波数の高周波電流または直流電流が使用される。そして、この高周波電流のパルス幅変調制御または直流電流の電流値制御により、その電流値に応じて電磁アクチュエータ部41のコイル47で発生する磁気的な吸引力が変更される。これにより、この吸引力と前記付勢用バネ46のバネ力との均衡により作動ロッド36の位置が変更されて、弁座38に対する弁体部37の弁開度が調整される。その結果、クランク室16内の圧力Pcが調整されて、容量変更機構20の斜板21の傾斜角度が変更され、圧縮機の吐出容量が変更制御されるようになっている。
A
なお、この実施形態では、コイル47に対して前述したように400Hz程度の高周波電流が供給され、この高周波電流がデューティ比制御されて、コイル47で発生する磁気力の強弱が調節され、この強弱調節により前述した弁開度の調整が実行されてクランク室16内の圧力が設定される。また、この実施形態では、この高周波電流に対して5〜30Hz程度の所定の規則的な振幅を有するパターンの脈流I1が常時重畳される。これらの詳細については、後述する。
In this embodiment, as described above, a high frequency current of about 400 Hz is supplied to the
さて、前記のような構成の可変容量圧縮機において、容量変更機構20の斜板21が所定傾斜角度の静止状態にある場合には、その斜板21の駆動軸17に対する軸支部、ラグプレート19に対するヒンジ機構22を介した連係部等、斜板21とその周辺機構との間に、大きな静摩擦力が作用し、斜板21と駆動軸17との接触部に特に大きな静摩擦力が作用している。このため、斜板21がこの静止状態から傾動されるようにするためには、静摩擦力に打ち勝つ力を斜板21に作用させる必要がある。
In the variable capacity compressor configured as described above, when the
ここで、この実施形態においては、図3(a)及び図4(a)に示すように、吐出容量の変更時を含めて圧縮機の運転中には、電磁アクチュエータ部41のコイル47へ400Hz程度の高い周波数の供給電流IがエアコンECU49で生成されて、所要のデューティ比で供給される(図3(a)及び図4(a)α領域)。従って、供給電流Iは、制御弁29の外部から制御されることになる。また、図3(b)及び図4(b)に示すように、前記供給電流Iには、前記エアコンECU49で生成された5〜30Hzの間の所定の周波数、すなわち所定の規則的な振幅パターン変動電流である脈流I1が常時重畳されている。このため、作動ロッド36が5〜30Hzの間の周期で常時小刻みに往復動している。従って、給気通路28の開放度が常時周期的に変動して、クランク室16内の圧力Pcが同様に常時周期的に変動される。
Here, in this embodiment, as shown in FIGS. 3 (a) and 4 (a), 400 Hz is applied to the
ここで、図3(c)に示すように、圧縮機が所定の吐出容量Gで運転されている状態で、その吐出容量をダウンさせる場合には、図3(a)の領域βに示すように、コイル47に対する供給電流Iのデューティ比を増加させる。このため、給気通路28の開放度が開放方向に変更されて、クランク室16内の圧力が高くなる。このデューティ比の増加率は、斜板21の駆動軸17に対する軸支部、ラグプレート19に対するヒンジ機構22を介した連係部等に作用している静摩擦力を越える圧力が斜板21に作用するまでに、クランク室16内の圧力が上昇されるレベルである。この場合、前述のように、クランク室16の圧力Pcが周期的に変動しているため、前記デューティ比のわずかな増加よるクランク室16内の圧力のわずかな上昇であっても、斜板21は前記静摩擦力に打ち勝って傾動する。従って、供給電流Iのデューティ比の増加により、周期的に変動しているクランク室16内の圧力Pcが静摩擦力による上限界PcHを越えて即時に上昇される。この結果、吐出容量Gが供給電流Iの変化に応じて、応答遅れを生じることなく減少変更される。
Here, as shown in FIG. 3 (c), when the compressor is operated at a predetermined discharge capacity G and the discharge capacity is lowered, as shown in the region β of FIG. 3 (a). In addition, the duty ratio of the supply current I to the
また、図4(c)に示すように、圧縮機が所定の吐出容量Gで運転されている状態で、その吐出容量をアップさせる場合には、図4(a)の領域βに示すように、コイル47に対する供給電流Iのデューティ比を減少させる。このため、給気通路28の開放度が閉鎖方向に変更されて、クランク室16内の圧力が低くなる。ここで、デューティ比の減少率は、斜板21の駆動軸17に対する軸支部、ラグプレート19に対するヒンジ機構22を介した連係部等に作用している静摩擦力を越える圧力が斜板21に作用するまでに、クランク室16内の圧力が低下されるレベルである。この場合も、クランク室16内の圧力Pcが周期的に変動しているため、前記デューティ比のわずかな減少よるクランク室16内の圧力のわずかな低下であっても、斜板21は前記静摩擦力に打ち勝って傾動する。従って、前記とは逆に、供給電流Iのデューティ比の減少により、周期的に変動しているクランク室16内の圧力Pcが静摩擦力による下限界PcLを越えて即時に下降される。この結果、吐出容量Gが供給電流Iの変化に応じて、応答遅れを生じることなく減少変更される。
Further, as shown in FIG. 4C, when the discharge capacity is increased in a state where the compressor is operated at a predetermined discharge capacity G, as shown in a region β in FIG. The duty ratio of the supply current I to the
さらに、この種の可変容量圧縮機において、吐出容量が変更される過程においても、前述した斜板21の軸支部、連係部等に作用している動摩擦力に起因して、吐出容量の変更に遅れが生じるおそれがある。しかしながら、この実施形態の圧縮機では、前記のようにコイル47への供給電流Iに対して5〜30Hzの脈流I1が重畳されているため、クランク室16内の圧力Pcが常時周期的に変動制御されている。従って、斜板21が動摩擦力の影響をあまり受けることなくスムーズに傾動されて、吐出容量の変更が応答遅れを生じることなく行われる。すなわち、斜板21には、1秒間に5〜30回の振動が与えられるため、斜板21がこの振動に乗って傾動することになり、動摩擦力の影響を抑制できる。
Further, in this type of variable capacity compressor, even in the process of changing the discharge capacity, the change in the discharge capacity is caused by the dynamic friction force acting on the shaft support portion, the linkage portion, etc. of the
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1) この可変容量圧縮機においては、エアコンECU49により、供給電流I中に含まれる脈流I1によりクランク室16内の圧力が周期的に常時変動して、その変動が絶えず斜板21に作用しているため、容量変更機構に作用する摩擦力の影響を抑制することができる。このため、わずかな吐出容量変更の指令、すなわちデューティ比の変更によって、容量変更を高い応答性をもって実行することができる。また、この可変容量圧縮機においては、エアコンECU49による吐出容量の変更時に、クランク室16内の圧力Pcが変動制御されて、容量変更機構20に対してその機構に作用する静摩擦力に打ち勝つ傾動力が付与されるようになっている。このため、容量変更機構20に対する静摩擦力の影響を排除して、吐出容量を高い応答性で変更することができ、快適な空調を実現できる。
Therefore, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In this variable capacity compressor, the air-
(2) この制御装置においては、エアコンECU49により、吐出容量の変更時を含めて圧縮機の運転中に、クランク室16内の圧力Pcが常時周期的に変動されるようになっている。このため、吐出容量の変更過程において、容量変更機構20に作用する動摩擦力の影響を低減でき、容量変更における応答遅れが生じるのを抑制することもできる。
(2) In this control device, the pressure Pc in the
(3) この制御装置においては、クランク室16内の圧力Pcを変化させるための電磁アクチュエータ部41を備えた容量制御弁29において、そのコイル47に対する供給電流に5〜30Hzの脈流I1が重畳される。このため、容量制御弁29の作動ロッド36が小刻みに往復動される。従って、その作動ロッド36に対する静摩擦力及び動摩擦力の影響を低減でき、作動ロッド36を供給電流の変化に即応して動作させることができ、ひいては、クランク室16内の圧力を良好な応答性をもって調整することが可能になる。
(3) In this control device, in the
(4) 冷房負荷の変動による吸気圧の変化によって感圧部材39が伸縮され、その感圧部材39の伸縮によって弁体部37の弁開度が調整されて、容量が変更される。この場合、吸気圧Psの変動量が少なく、感圧部材39の伸縮量が少ない場合には、弁開度の変更幅が小さく、クランク室16内の圧力を変動させる力が小さいために、従来の可変量圧縮機では、静摩擦及び動摩擦の力に打ち勝って斜板21を傾動させることが困難である。これに対し、この実施形態では、前記のように、クランク室16内の圧力が常時変動しているため、デューティ比の変更による容量変更の場合と同様に、静摩擦力及び動摩擦力に打ち勝って、容量変更が的確に実行される。
(4) The pressure-
(5) さらに、供給電流Iに対して脈流I1が常時重畳されるため、タイミングを見計らって脈流I1を生成するような機能をエアコンECU49に設けることが不要で、その構成が簡単になる。
(5) Furthermore, since the pulsating flow I1 is constantly superimposed on the supply current I, it is not necessary to provide the
(6) 加えて、制御弁29のコイル47に対してパルス幅変調による供給電流Iが与えられているため、弁体部37を有する作動ロッド36に振動が付与される。このため、作動ロッド36の動作において、ヒステリシスによる応答遅れを回避でき、良好な応答性のもとに正確な容量制御を実現できる。
(6) In addition, since the supply current I by pulse width modulation is applied to the
(第2実施形態)
次に、この発明の第2実施形態を、前記第1実施形態と異なる部分を中心にして説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with a focus on differences from the first embodiment.
図5に示すように、バルブハウジング61内に、弁室62及び連通路63が形成されている。弁室62は通路65を介して吐出室14bに連通されるとともに、連通路63は通路64を介してクランク室16に連通されている。前記弁室62及び連通路63内には作動ロッド66が軸線方向へ移動可能に配設されている。弁室62内に位置するように作動ロッド66の上端には弁体部67が一体形成され、弁室62と連通路63との境界部にはこの弁体部67と対応する弁座68が設けられている。バネ69は、バネ受け70を介し作動ロッド66に対して弁体部67が弁座68を閉鎖する方向への弱いバネ力を付与している。
As shown in FIG. 5, a
前記バルブハウジング61の下部の電磁アクチュエータ部71のケーシング72の中心には、収容筒73が配設されている。収容筒73内の下部には固定鉄心74が嵌着され、この固定鉄心74と接離可能に対応するように、収容筒73内には可動鉄心75が収容されている。バネ76は、可動鉄心75に対して弁体部67が弁座68を開放する方向への比較的強い力のバネ力を付与している。コイル77には、制御手段を構成するエアコンECU49から弁駆動回路50を介して供給電流Iが供給される。この供給電流Iとしては、直流電流が採用される。
An
そして、この直流電流Iの電流値制御により、その電流値に応じて電磁アクチュエータ部71のコイル77で発生する磁気的な吸引力が変更される。これにより、この吸引力と前記バネ76のバネ力との均衡により作動ロッド66の位置が変更されて、弁座68に対する弁体部67の弁開度が調整される。その結果、クランク室16内の圧力Pcが調整されて、容量変更機構20の斜板21の傾斜角度が変更され、圧縮機の吐出容量が変更制御される。
Then, by the current value control of the direct current I, the magnetic attractive force generated in the
この第2実施形態においては、供給電流Iに対して脈流I1が重畳されていない。そして、図6及び図7に示すように、エアコンECU49の制御により、吐出容量の変更時のみに、コイル47に対する供給電流Iの電流値の大きさが所定のパターンで一時的に変動されて、クランク室16内の圧力Pcが変動制御されるようになっている。言い換えれば、制御弁29に対する供給電流Iの大きさが変更されてから所定時間の間、その供給電流Iに対して所定パターンの変動電流が重畳される。
In the second embodiment, the pulsating flow I1 is not superimposed on the supply current I. Then, as shown in FIGS. 6 and 7, the magnitude of the current value of the supply current I to the
すなわち、図6に示すように、圧縮機の運転状態で、容量をダウンさせる場合には、クランク室16内の圧力Pcが静摩擦力による上限界PcHを越えて即時に上昇されるように、供給電流Iを所要値よりも一時的に高くする。そして、斜板21が傾動した後は、その供給電流Iを所要値に戻す。
That is, as shown in FIG. 6, when the capacity is reduced in the compressor operating state, the supply is performed so that the pressure Pc in the
また、図7に示すように、圧縮機の容量をアップさせる場合には、クランク室16内の圧力Pcが静摩擦力による下限界PcLを越えて即時に上昇されるように、供給電流Iを所要値よりも一時的に低くする。そして、斜板21が傾動した後は、その供給電流Iを前記と同様に所要値に戻す。
Further, as shown in FIG. 7, when the capacity of the compressor is increased, the supply current I is required so that the pressure Pc in the
以上のように、吐出容量が供給電流Iの増大変化に応じて、応答遅れを生じることなく変更される。
従って、この第2実施形態によれば、前記第1実施形態と同様に、クランク室16内の圧力Pcが変動制御されて、容量変更機構20に対してその機構に作用する静摩擦力に打ち勝つ傾動力が付与されて、吐出容量を高い応答性で変更することができ、快適な空調を実現できる。さらに、この第2実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
As described above, the discharge capacity is changed without causing a response delay according to the increase change of the supply current I.
Therefore, according to the second embodiment, as in the first embodiment, the pressure Pc in the
(7) この第2実施形態では、感圧部材39よりなる感知機構が存在しないため、構成が簡単である。また、容量変更から一定時間後に供給電流Iが所定値に戻されて、容量変更が停止されるため、不必要な容量変更を防止することができる。
(7) In the second embodiment, since there is no sensing mechanism including the pressure-
(変更例)
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記各実施形態においては、容量制御弁29として、吸気圧Psに基づいて弁開度が内部自律的に調節可能な吸気圧力対応型のものを用いているが、これを変更して、吐出圧Pdに基づいて弁開度が内部自律的に調節可能な吐出圧力対応型のものを用いること。
(Example of change)
In addition, this embodiment can also be changed and embodied as follows.
In each of the above embodiments, the
・ 前記各実施形態においては、容量制御弁29として、弁開度が内部自律的に調節可能な構成のものを用いているが、これを変更して、単に外部からの電気的制御のみにより弁開度調節が行われる電磁制御弁を用いること。
In each of the above-described embodiments, the
・ 前記実施形態においては、容量制御弁29が給気通路28の開度調節により吐出圧を導入してクランク室16内の圧力Pcを変更する、いわゆる入れ側制御弁として用いられているが、こに対し、抽気通路27の開度調節により抽気量を調整してクランク室16内の圧力Pcを変更する、いわゆる抜き側制御弁として用いこと。
In the above embodiment, the
・ 前記実施形態においては、容量変更機構20として、斜板21を備えた斜板タイプのものを用いているが、これをワッブルタイプのものに変更すること。
・ 前記実施形態では、供給電流Iとして、400Hz程度の電流を用いたが、この周波数を適宜に変更したり、あるいは直流を用いたりすること。
-In the said embodiment, although the thing of the swash plate type provided with the
In the embodiment, a current of about 400 Hz is used as the supply current I. However, the frequency is appropriately changed or a direct current is used.
・ センサ(図示しない)により吐出圧を検出して、その吐出圧に応じて前記第1実施形態の脈流I1の値あるいは第2実施形態の供給電流Iの値を一時的に変動させて斜板21を傾動させるように構成すること。
A discharge pressure is detected by a sensor (not shown), and the value of the pulsating flow I1 of the first embodiment or the value of the supply current I of the second embodiment is temporarily changed in accordance with the discharge pressure. Configure the
・ 前記第1実施形態において、脈流I1のデューティ比を変更することにより、脈流I1の振幅を変更し、これにより、供給電流Iの値を一時的に変動させて斜板21を傾動させるように構成すること。
In the first embodiment, by changing the duty ratio of the pulsating flow I1, the amplitude of the pulsating flow I1 is changed, whereby the value of the supply current I is temporarily changed to tilt the
11…ハウジング、12…シリンダブロック、14…リヤハウジング、14a…吸入室、14b…吐出室、16…クランク室、17…駆動軸、19…ラグプレート、20…容量変更機構、21…斜板、22…ヒンジ機構、24…ピストン、25…シュー、26…圧縮室、28…給気通路、29…容量制御弁、31…バルブハウジング、36…作動ロッド、37…弁体部、38…弁座、39…感圧部材、41…電磁アクチュエータ部、44…固定鉄心、45…可動鉄心、47…コイル、49…制御手段を構成するエアコンECU、I…供給電流(駆動電流)、I1…脈流、Pc…クランク室内の圧力、G…吐出容量。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
吐出容量の変更時に、クランク室内の圧力が変動されるように、前記駆動電流に所定パターンの変動電流を重畳させる制御を行うための制御手段を設けた可変容量圧縮機。 A control valve having an electromagnetic actuator is provided, and by controlling the drive current to the electromagnetic actuator from the outside and changing the valve opening, the pressure in the crank chamber is changed and the capacity changing mechanism in the crank chamber is mechanically In a variable capacity compressor that can be operated and changed its discharge capacity,
A variable capacity compressor provided with a control means for performing control to superimpose a fluctuation current of a predetermined pattern on the driving current so that the pressure in the crank chamber is fluctuated when the discharge capacity is changed.
吐出容量の変更時に、前記駆動電流に所定パターンの変動電流を重畳させて、クランク室内の圧力を変動させる可変容量圧縮機の容量制御方法。 A control valve having an electromagnetic actuator is provided, and by controlling the drive current to the electromagnetic actuator from the outside and changing the valve opening, the pressure in the crank chamber is changed and the capacity changing mechanism in the crank chamber is mechanically In a variable capacity compressor that can be operated and changed its discharge capacity,
A capacity control method for a variable capacity compressor, wherein when the discharge capacity is changed, a fluctuation current of a predetermined pattern is superimposed on the driving current to vary the pressure in the crank chamber.
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