JP3726759B2 - 容量可変型圧縮機の制御装置 - Google Patents

Description

【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１０２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１０４ｃ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１０５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１０４ｃ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１７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２２が移動運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２９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Ｐ１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Ｐ１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４１と、弁体４１の図面上側に作動連結された感圧機構４２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４４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Ｐ１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４２ｂ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４１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４３ｃ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６２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６５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１３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６７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６３ｂ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６３ｂ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６６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６２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３５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１７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ＰＴ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３３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７３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１７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１７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１０４ｄ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１０６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１０４ｃ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６５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６３ｂ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２５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６４ｂ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３２の開度調節（所謂入れ側制御）のみならず、補助弁６２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、６５…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。

Claims (5)

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. 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. 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. 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. 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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