JP2006022768A

JP2006022768A - 可変容量斜板式圧縮機の吐出容量制御機構

Info

Publication number: JP2006022768A
Application number: JP2004203055A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Taguchi; 幸彦田口
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】可変容量斜板式圧縮機の制御プログラムが単純であり、製造コストが低い吐出容量制御機構を提供する。
【解決手段】吸入圧力を感知する感圧手段の変位により弁体を駆動して吐出圧領域とクランク室との間の連通路を開閉する内部制御弁と、内部制御弁に電磁力を作用させて内部制御弁の動作点を変更する電磁アクチュエータと、電磁アクチュエータを消磁した時に前記弁体を強制開放する強制開放手段と、外部情報信号に基づいて電磁アクチュエータへの通電量を決定する制御手段とを備える可変容量斜板式圧縮機の吐出容量制御機構であって、制御手段は、吐出圧力に応じて予め定められた通電量を電磁アクチュエータに出力する。
【選択図】図４

Description

本発明は、吐出圧領域とクランク室とを連通する連通路を開閉して可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する吐出容量制御機構に関するものである。

車両空調装置に使用される可変容量斜板式圧縮機の吐出容量制御機構であって、吸入圧力を感知する感圧手段の変位により弁体を駆動して吐出圧領域とクランク室との間の連通路を開閉する内部制御弁と、内部制御弁に電磁力を作用させて内部制御弁の動作点を変更する電磁アクチュエータと、電磁アクチュエータを消磁した時に前記弁体を強制開放する強制開放手段と、外部情報信号に基づいて電磁アクチュエータへの通電量を決定する制御手段とを備える吐出容量制御機構が特許文献１に開示されている。
特開平９−２６８９７３

文献１の吐出容量制御機構には、車両空調装置の各種センサー及び車両の運転状態を判断して電磁アクチュエータへの通電量を決定するための複雑な制御プログラムが必要となるため、製造コストが高いという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、吸入圧力を感知する感圧手段の変位により弁体を駆動して吐出圧領域とクランク室との間の連通路を開閉する内部制御弁と、内部制御弁に電磁力を作用させて内部制御弁の動作点を変更する電磁アクチュエータと、電磁アクチュエータを消磁した時に前記弁体を強制開放する強制開放手段と、外部情報信号に基づいて電磁アクチュエータへの通電量を決定する制御手段とを備える可変容量斜板式圧縮機の吐出容量制御機構であって、特許文献１の容量制御機構に比べて制御プログラムが単純であり、製造コストが低い吐出容量制御機構を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、吸入圧力を感知する感圧手段の変位により弁体を駆動して吐出圧領域とクランク室との間の連通路を開閉する内部制御弁と、内部制御弁に電磁力を作用させて内部制御弁の動作点を変更する電磁アクチュエータと、電磁アクチュエータを消磁した時に前記弁体を強制開放する強制開放手段と、外部情報信号に基づいて電磁アクチュエータへの通電量を決定する制御手段とを備える可変容量斜板式圧縮機の吐出容量制御機構であって、制御手段は、吐出圧力に応じて予め定められた通電量を電磁アクチュエータに出力することを特徴とする吐出容量制御機構を提供する。
本発明に係る吐出容量制御機構においては、制御手段は、吐出圧力に応じて予め定められた通電量を電磁アクチュエータに出力し、内部制御弁の作動点を設定する。内部制御弁の作動点が設定されると、当該作動点に対応した吸入圧が得られる。従って、吸入圧力と吐出圧力の適正な相関関係が得られるように、吐出圧力と通電量との関係を予め設定しておけば、制御手段は吐出圧力のみに基づいて、吸入圧力と吐出圧力との適正な相関関係を維持することができる。本発明に係る容量制御機構は、吐出圧力のみに基づいて、吸入圧力と吐出圧力との適正な相関関係を維持するので、車両空調装置の各種センサー及び車両の運転状態を判断して、電磁アクチュエータへの通電量を決定する特許文献１の容量制御機構に比べて、制御プログラムが単純であり、製造コストが低い。
本発明に係る吐出容量制御機構は、内部制御弁の弁体を強制開放する強制開放手段を備えるので、クラッチを介することなく車両エンジンに直結したクラッチレス可変容量斜板式圧縮機にも使用できる。

本発明の好ましい態様においては、吐出圧力が第１設定値以下となった場合は、制御手段は吐出圧力に応じた電流調整を行わず、一定の通電量を電磁アクチュエータに出力し、吐出圧力が第１設定値よりも低い第２設定値以下となった場合は、制御手段は電磁アクチュエータを消磁して前記弁体を強制開放する。
吐出圧力の低い領域で通電量を一定にすることで、不必要に吸入圧を上昇させることが無くなり、空調装置の除湿能力の低下を防ぐことができる。吐出圧力が特に低い領域では空調装置の負荷が小さいので、吐出圧領域とクランク室との間の連通路を開閉する弁体を強制開放し、圧縮機の吐出容量を最小容量にして、圧縮機駆動エネルギーの浪費を防止するのが望ましい。

本発明の好ましい態様においては、吐出圧力が第３設定値以上となった場合は、制御手段は吐出圧力に応じた電流調整を行わず、一定の通電量を電磁アクチュエータに出力し、吐出圧力が第３設定値よりも高い第４設定値以上となった場合は、制御弁は電磁アクチュエータを消磁して前記弁体を強制開放する。
吐出圧力の高い領域で電流値を一定にすることで、不必要に吸入圧を低下させることが無くなり、吐出圧力が高い領域で圧縮機が最大容量で作動するのを抑制して、圧縮機の耐久性を向上させることができる。吐出圧力が特に高い領域では、吐出圧領域とクランク室との間の連通路を開閉する弁体を強制開放し、圧縮機の吐出容量を最小容量にして、圧縮機構に過大な負荷がかかるのを防止し、圧縮機を保護するのが望ましい。

本発明の好ましい態様においては、容量制御機構は、車速を検出する車速検知手段を備え、制御手段は、車速により、吐出圧力と電磁アクチュエータへの通電量との関係を変化させる。
車速が変化すると、空調装置の凝縮器に当たる外気速度が変化して凝縮の程度が変化し、吐出圧力が変化する。かかる外的要因による吐出圧力の見かけの変化量を除去して、吸入圧と吐出圧力との適正な相関関係を維持するために、車速に応じて、吐出圧力と電磁アクチュエータへの通電量との関係を変化させるのが望ましい。

本発明の好ましい態様においては、車速が所定値以下の場合は、制御手段は吐出圧力に応じた電流調整を行わず、一定の通電量を電磁アクチュエータに出力する。
車速が極端に低い場合、例えばりアイドリング時には、吐出圧力に基づく制御により得られる吐出圧力と吸入圧の相関は、走行中の相関から著しく逸脱するので、一定の通電量を電磁アクチュエータに出力するのが望ましい。

本発明の好ましい態様においては、電磁アクチュエータへの通電量を外部から調整する電流調整手段を備える。
内部制御弁の吸入圧力制御特性は、製品毎にある程度ばらつくので、吐出容量制御機構の吸入圧力制御特性も製品毎にある程度ばらつく。吐出容量制御機構の製品毎の吸入圧力制御特性のばらつきを低減させるために、電磁アクチュエータへの通電量を外部から調整する電流調整手段を設けるのが望ましい。

本発明に係る吐出容量制御機構においては、制御手段は、吐出圧力に応じて予め定められた通電量を電磁アクチュエータに出力し、内部制御弁の作動点を設定する。内部制御弁の作動点が設定されると、当該作動点に対応した吸入圧が得られる。従って、吸入圧と吐出圧力の適正な相関関係が得られるように、吐出圧力と通電量との関係を予め設定しておけば、制御手段は吐出圧力のみに基づいて、吸入圧と吐出圧力との適正な相関関係を維持することができる。本発明に係る吐出容量制御機構は、吐出圧力のみに基づいて、吸入圧と吐出圧力との適正な相関関係を維持するので、車両空調装置の各種センサー及び車両の運転状態を判断して、電磁アクチュエータへの通電量を決定する特許文献１の容量制御機構に比べて、制御プログラムが単純であり、製造コストが低い。
本発明に係る吐出容量制御機構は、内部制御弁の弁体を強制開放する強制開放手段を備えるので、クラッチを介することなく車両エンジンに直結したクラッチレス可変容量斜板式圧縮機にも使用できる。

本発明の実施例に係る可変容量斜板式圧縮機の吐出容量制御機構を説明する。

図１に示すように、可変容量型斜板式圧縮機Ａは、主軸１０と、主軸１０に固定されたローター１１と、傾角可変に主軸１０に支持された斜板１２とを備えている。斜板１２は、斜板１２の傾角変動を許容するリンク機構１３を介してローター１１に連結され、ローター１１ひいては主軸１０に同期して回転する。
斜板１２の周縁部に摺接する一対のシュー１４を介してピストン１５が斜板１２に係留されている。ピストン１５は、シリンダブロック１６に形成されたシリンダボア１６ａに挿入されている。
周方向に互いに間隔を隔てて、複数のピストン１５が配設されている。

主軸１０、ローター１１、斜板１２を収容するクランク室１７を、シリンダブロック１６と協働して形成する皿状のフロントハウジング１８が配設されている。主軸１０は、フロントハウジング１８を貫通して外部へ延びている。主軸１０のフロントハウジング貫通部を密封する軸封部材１９が配設されている。
主軸１０の先端部に固定されたプーリー２０が図示しないベルトを介して、図示しない車両エンジンに連結されている。

吸入室２１と吐出室２２とを形成するシリンダヘッド２３が配設されている。吸入室２１は図示しない吸入ポートを介して、車載空調装置の図示しない蒸発器に接続している。吐出室２２は図示しない吐出ポートを介して、車載空調装置の図示しない凝縮器に接続している。
シリンダブロック１６とシリンダヘッド２３との間にボア１６ａに連通する吸入口と吐出口とが形成された弁板２４が配設されている。弁板２４に吐出弁と吸入弁とが装着されている。
弁板２４に形成されたオリフィス孔２４ａを介して、クランク室１７と吸入室２１とが連通している。

フロントハウジング１８、シリンダブロック１６、弁板２４、シリンダヘッド２３は、主軸１０を中心とする円周に沿って互いに間隔を隔てて配設された複数の通しボルト２５により一体に締結されている

吐出室２２に隣接してシリンダヘッド２３に形成された凹部２６に、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量を制御する吐出容量制御弁Ｂが嵌合固定されている。
図２に示すように、吐出容量制御弁Ｂは、感圧室２０１内に配設され、内部が真空にされてバネが配置され、吸入室２１の内圧（以下吸入圧力と呼ぶ）を受圧する感圧部材として機能するベローズ２０２と、ベローズ２０２に一端が当接し弁ケーシング２０３に摺動可能に支持された感圧ロッド２０４と、感圧ロッド２０４と一体形成され、ベローズ２０２の伸縮に応じて弁孔２０３ａを開閉し、吐出室２２から連通路２７、連通孔２０３ｂ、弁室２０５、弁孔２０３ａ、連通孔２０３ｃ、連通路２８を経由してクランク室１７に至る、吐出室２２とクランク室１７との間の連通路を開閉する弁体２０６と、弁体２０６の弁軸２０６ａを摺動可能に支持する固定鉄心２０７と、弁軸２０６ａの一端に一端が当接し、固定鉄心２０７の内部孔２０７ａに中央部が非接触に挿通され、他端にプランジャー２０８が固定されたソレノイドロッド２０９と、プランジャー２０８を閉弁方向に付勢するバネ２１０と、プランジャー２０８外周部を摺動可能に支持し、ソレノイドハウジング２１１に固定された非磁性体のチューブ２１２と、チューブ２１２を取り巻いてソレノイドハウジング２１１に固定された電磁コイル２１３とを備えている。

ベローズ２０２は下端をベローズガイド２１４によって支持され、ベローズガイド２１４は感圧室２０１の下端を形成する圧力設定部材２１５により摺動可能に支持されている。圧力設定部材２１５とベローズガイド２１４の間にはベローズ２０２を開弁方向へ付勢するバネ２１６が配設されている。圧力設定部材２１５の感圧室２０１周壁への圧入量が調整されて、容量制御弁Ｂの制御特性が調整される。

感圧室２０１は、導圧通路２０３ｄにより、固定鉄心２０７の内部孔２０７ａに連通している。従って、固定鉄心の内部孔２０７ａに対峙する弁軸２０６ａの一端、固定鉄心２０７、プランジャー２０８、バネ２１０は吸入圧力を受圧している。
吐出圧力による閉弁方向の付勢力が弁体２０６に作用するのを防止するために、弁軸２０６ａの断面積は弁孔２０３ａの面積より僅かに大きく設定されている。
弁室２０５側から弁軸２０６ａと弁軸２０６ａの支持部２０７ｂとの間の隙間を介して固定鉄心の内部孔２０７ａに向けて冷媒の漏れが発生するが、微小流量であり、導圧通路２０３ｄと感圧室２０１とを介して吸入室２１へ排出されるので、固定鉄心の内部孔２０７ａの圧力には影響しない。
電磁コイル２１３で発生する電磁力は、プランジャー２０８とソレノイドロッド２０９とを介して弁軸２０６ａの一端に作用し、弁体２０６を閉弁方向に付勢する。

上記説明から分かるように、吐出容量制御弁Ｂは、吐出圧力の影響をほとんど受けずに、電磁コイル２１３への通電量により一義的に、ベローズ２０２とバネ２１６と感圧ロッド２０４と弁体２０６とにより形成される内部制御弁の作動点を決定することができる。吐出容量制御弁Ｂの吸入圧力制御特性は図３のように設定されている。

バネ２１６の付勢力はバネ２１０の付勢力よりも大きく設定されているので、吸入圧が極めて高く、ベローズ２０２が完全に収縮した状態でも、電磁コイル２１３を消磁すれば、バネ２１６の付勢力によりベローズ２０２を介して弁体２０６を押し上げて、弁孔２０３ａを開放することができる。従って、吐出容量制御弁Ｂは、可変容量斜板式圧縮機Ａが如何なる運転状態にある時でも、電磁コイル２１３を消磁して、吐出室２２とクランク室１７との間の連通路を開放し、クランク室１７に吐出圧力を導入して、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量を最小容量にすることができる。

吐出容量制御弁Ｂの制御装置は、図４に示すように、吐出圧領域の冷媒圧力を検知する圧力センサー３００と、圧力センサー３００の出力信号を受けて所定の電流値を設定する制御電流設定手段３０１と、制御電流設定手段３０１が設定した電流値と実際の電流値とを比較し、両者の差異に応じた信号を出力する制御電流判定手段３０２と、制御電流判定手段３０２の出力に応じて所定周波数のＯＮ／ＯＦＦパルス信号を発生させる制御信号発生手段３０３と、制御信号発生手段３０３が発生させたＯＮ／ＯＦＦパルス信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦパルス電流を電磁コイル２１３に通電するソレノイド駆動手段３０４とを有している。
電磁コイル２１３の一方の端子はソレノイド駆動手段３０４を介して車両電源ライン３０５に接続され、他方の端子はアースラインに接続されている。電磁コイル２１３と並列にダイオード３０６が配設されて、フライホイール回路が形成されている。電流検出手段３０７がフライホイール回路に流れる電流を検知して制御電流判定手段３０２にフィードバックする。

吐出容量制御弁Ｂと前述の制御装置とにより構成される吐出容量制御機構の作動を説明する。
図５は吐出容量制御機構の吸入圧力制御特性の一例である。吐出圧力が約０．９ＭＰａ_ａｂｓから約２．０ＭＰａ_ａｂｓの範囲で吐出圧力の増加に伴って制御吸入圧力を低下させ、吐出圧力が約０．９ＭＰａ_ａｂｓ以下及び約２．０ＭＰａ_ａｂｓ以上では制御吸入圧力を一定にする。
吐出容量制御弁Ｂは、図３に示す吸入圧力制御特性を有しているので、図６に示す電流制御特性で電磁コイル２１３への通電量を調整すれば、図５の吸入圧力制御特性が得られる。
上記説明から分かるように、本実施例にかかる吐出容量制御機構は、吐出圧力のみに基づいて、吸入圧力と吐出圧力との適正な相関関係を維持するので、車両空調装置の各種センサー及び車両の運転状態を判断して、電磁アクチュエータへの通電量を決定する特許文献１の容量制御機構に比べて、制御プログラムが単純であり、製造コストが低い。
本実施例に係る吐出容量制御機構は、弁体２０６を強制開放するバネ２１６を備えるので、クラッチを介することなく車両エンジンに直結したクラッチレス可変容量斜板式圧縮機にも使用できる。

吐出圧力が約０．９ＭＰａ_ａｂｓ以下で電流値を一定とすることで、不必要に吸入圧を上昇させることが無くなり、空調装置の除湿能力の低下を防ぐことができる。吐出圧力が約Ｍ２．０Ｐａ_ａｂｓ以上で電流値を一定とすることで、不必要に吸入圧を低下させることが無くなり、吐出圧力が高い領域で圧縮機が最大容量で作動するのを抑制して、圧縮機の耐久性を向上させることができる。
吐出圧力が約０．３ＭＰａ_ａｂｓ以下では空調装置の負荷が小さいので、電磁コイル２１３への通電を停止して弁体２０６を強制開放し、圧縮機の吐出容量を最小容量にして、圧縮機駆動エネルギーの浪費を防止するのが望ましい。
吐出圧力が約３．０ＭＰａ_ａｂｓ以上では、電磁コイル２１３への通電を停止して弁体２０６を強制開放し、圧縮機の吐出容量を最小容量にして、圧縮機の保護を図るのが望ましい。

吐出容量制御弁Ｂの制御装置の他の実施例を図７に示す。
図７の制御装置は、図４の制御装置の構成に加えて、車速センサー３１０を備えている。制御電流設定手段３０１は、圧力センサーの出力信号と車速センサーの出力信号とを受けて所定の電流値を設定する。この結果、図８に示す電流制御特性で電磁コイル２１３への通電量が調整される。
車速が変化すると、空調装置の凝縮器に当たる外気速度が変化して凝縮の程度が変化し、吐出圧力が変化する。かかる外的要因による吐出圧力の見かけの変化量を除去して、吸入圧力と吐出圧力との適正な相関関係を維持するために、車両走行速度に応じて、吐出圧力と電磁コイル２１３への通電量との関係を変化させる。この結果、図９に示す吸入圧力制御特性となる。
車速が極端に低い場合、例えばアイドリング時には、吐出圧力に基づく制御により得られる吐出圧力と吸入圧の相関係は、走行中の相関から著しく逸脱するので、一定の通電量（例えば吸入圧が０．３ＭＰａ_ａｂｓ程度となる通電量）を電磁コイル２１３に出力するのが望ましい。

吐出容量制御弁Ｂの制御装置の他の実施例を図１０に示す。
図１０の制御装置は、図４の制御装置の構成に加えて、電流調整手段３２０を備えている。
図３に示す、吐出容量制御弁Ｂの吸入圧力制御特性は、製品毎にある程度ばらつく。この結果、図５に示す吐出容量制御機構の吸入圧力制御特性も製品毎にある程度ばらつく。図５に示す吸入圧力制御特性のばらつきを低減させるために、電磁コイル２１３への通電量を外部から調整する電流調整手段３２０を設けている。具体的には、車両に空調装置を装着した時に、空調装置を所定条件下で作動させて、図５に示す吐出容量制御機構の吸入圧力制御特性を実測し、基準値から逸脱する場合には図６に示す電流制御特性を修正して電磁コイル２１３への通電量を微調整する。これにより、吸入圧力制御の精度が向上し、吐出容量制御弁Ｂの吸入圧力制御特性の許容公差幅が広がり、生産性が向上する。

本発明は、可変容量斜板式圧縮機の吐出容量制御機構に広く利用可能である。

本発明の実施例に係る吐出容量制御機構を備える可変容量斜板式圧縮機の断面図である。本発明の実施例に係る吐出容量制御機構が備える容量制御弁の断面図である。本発明の実施例に係る吐出容量制御機構が備える容量制御弁の吸入圧力制御特性を示す図である。本発明の実施例に係る吐出容量制御機構を構成する制御装置のブロック図である。本発明の実施例に係る吐出容量制御機構の吸入圧力制御特性を示す図である。本発明の実施例に係る吐出容量制御機構の電流制御特性を示す図である。本発明の他の実施例に係る吐出容量制御機構を構成する制御装置のブロック図である。本発明の他の実施例に係る吐出容量制御機構の電流制御特性を示す図である。本発明の他の実施例に係る吐出容量制御機構の吸入圧力制御特性を示す図である。本発明の他の実施例に係る吐出容量制御機構を構成する制御装置のブロック図である。

符号の説明

Ａ可変容量斜板式圧縮機
Ｂ吐出容量制御弁
２１吸入室
２２吐出室
２１３電磁コイル
３００圧力センサー
３０１制御電流設定手段
３０２制御電流判定手段
３０３制御信号発生手段
３０４ソレノイド駆動手段
３０７電流検出手段

Claims

吸入圧力を感知する感圧手段の変位により弁体を駆動して吐出圧領域とクランク室との間の連通路を開閉する内部制御弁と、内部制御弁に電磁力を作用させて内部制御弁の動作点を変更する電磁アクチュエータと、電磁アクチュエータを消磁した時に前記弁体を強制開放する強制開放手段と、外部情報信号に基づいて電磁アクチュエータへの通電量を決定する制御手段とを備える可変容量斜板式圧縮機の吐出容量制御機構であって、制御手段は、吐出圧力に応じて予め定められた通電量を電磁アクチュエータに出力することを特徴とする吐出容量制御機構。
吐出圧力が第１設定値以下となった場合は、制御手段は吐出圧力に応じた電流調整を行わず、一定の通電量を電磁アクチュエータに出力し、吐出圧力が第１設定値よりも低い第２設定値以下となった場合は、制御手段は電磁アクチュエータを消磁して前記弁体を強制開放することを特徴とする請求項１に記載の吐出容量制御機構。
吐出圧力が第３設定値以上となった場合は、制御手段は吐出圧力に応じた電流調整を行わず、一定の通電量を電磁アクチュエータに出力し、吐出圧力が第３設定値よりも高い第４設定値以上となった場合は、制御弁は電磁アクチュエータを消磁して前記弁体を強制開放することを特徴とする請求項１に記載の吐出容量制御機構。
車速検知手段を備え、制御手段は、車速により、吐出圧力と電磁アクチュエータへの通電量との関係を変化させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の吐出容量制御機構。
車速が所定値以下の場合は、制御手段は吐出圧力に応じた電流調整を行わず、一定の通電量を電磁アクチュエータに出力することを特徴とする請求項４に記載の吐出容量制御機構。
電磁アクチュエータへの通電量を外部から調整する電流調整手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の吐出容量制御機構。