JP3951799B2 - 可変容量型圧縮機の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2つの独立した空調システムに使用される2台の可変容量型圧縮機の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、特開2000−220577号公報により公知の車両の空調装置用の常時運転形式の可変容量型圧縮機がある。この圧縮機は、様々な運転状態により、電子制御装置(ECU)からの電気的な信号によってほぼ0〜100%まで任意に運転容量が変えられる。車室内の空調を必要とする場合は、圧縮機はECUからの信号によって冷媒の圧縮仕事を行うON運転になり、冷媒を空調サイクルへ吐出する。一方、車室内の空調を必要としない場合は、最小容量運転であるOFF運転され、空調サイクルへの冷媒の吐出を行わない。
【0003】
通常、圧縮機内部の摺動部分は運転されることで自己発熱により高温となるが、上述のON運転の場合、圧縮機は空調サイクルから低温の冷媒を吸入するために、その摺動部分は冷却される。一方、空調を必要としないOFF運転の場合、圧縮機は空調サイクルから冷媒を吸入しないため、内部の摺動部分は吸入冷媒による冷却が得られない。通常の使われ方では、比較的外気温度が低い場合、搭乗者は空調を必要としないため、圧縮機はOFF運転されるが、外気温度が低いため圧縮機内部が危険な温度まで上昇することは無い。また、外気温度が高い環境においては、通常は空調を必要とするため圧縮機はON運転され、圧縮機の温度は異常に上昇することはない。
【0004】
しかしながら、圧縮機を2台使用する2つの完全に独立した空調システムを有するリムジン等のような大型の乗用車の場合、一方の圧縮機は前部座席用の圧縮機として、もう一方の圧縮機は後部座席用の圧縮機として使用されるので、外気温度が高い時で後部座席に搭乗者が居ない場合には、後部座席用圧縮機はOFF運転される。このような外気温度が高い環境下で圧縮機が0FF運転されることにより、空調サイクルからの帰還冷媒による冷却効果が得られず、自己発熱によって危険温度となり、最悪の場合には圧縮機が焼き付くという問題があった。
【0005】
【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、2台の圧縮機を有する2つの完全に独立した空調システムにおいて、外気温度が所定の温度以上のときに、圧縮機のOFF運転による自己発熱で危険温度にまで上昇し、圧縮機が焼き付くことを防止した可変容量型圧縮機の制御装置に関する。
【0006】
【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、特許請求の範囲の請求項に記載した可変容量型圧縮機の制御装置を提供する。
請求項1に記載の可変容量型圧縮機の制御装置は、2つの独立した空調サイクルに使用され、共通の外部駆動源により駆動される2台の可変容量型圧縮機が、共に常時運転形式の圧縮機で、各々電磁式容量制御弁を備えていて、電子制御装置によってこれらの容量制御弁を制御して圧縮機容量を変えられるようになっていて、外気温度が所定の温度よりも高い場合には、一方の空調しか必要としない場合であっても、これらの2台の圧縮機を共に可変容量運転(ON運転)させ、外気温度が所定の温度よりも低い場合には、空調を必要とする一方の圧縮機のみを可変容量運転させ、空調を必要としない他方の圧縮機を最小容量運転(OFF運転)させるようにしたものである。これにより、外気温度が高い場合においては、空調の必要性の有無に拘わらず、一方の空調システムを作動させるときには、他方の空調システムも作動させることで、その帰還冷媒による冷却作用で圧縮機の自己発熱による焼き付きが防止できる。また、外気温度が低いときには、必要とする一方の空調システムを作動させても、必要としない他方の空調システムを作動させずにすむので、機関ロスを防止できる。
請求項2は、可変容量型圧縮機を斜板式可変容量型圧縮機に特定したものである。
【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型圧縮機の制御装置について説明する。図1は、常時運転形式の可変容量型圧縮機の断面図である。この種の可変容量型圧縮機100は、エンジン等の外部の駆動源からの動力により、駆動源8がON状態にある限りは常時運転されるようになっている。
【0008】
図1に示すように、シリンダブロック111の前端にフロントハウジング110が接合され、シリンダブロック111の後端には、バルブプレート、弁形成プレート等の板材115を介してリヤハウジング113が接合固定されている。クランク室107を形成するフロントハウジング110とシリンダブロック111とには、回転シャフト104が回転自在に支持されている。クランク室107から外部に突出する回転シャフト104には、プーリ101及びバブ103を有した干渉材102が貫挿されボルト等によって締結されている。外部駆動源、例えば車両エンジンからはベルト等(図示略)を介してプーリ101に動力が伝達され、この動力は、回転シャフト104に伝達される。
【0009】
回転シャフト104には、ラグプレート105が圧入等で一体化されていると共に、斜板108が回転シャフト104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108には連結片108aが固着されており、この連結片にはガイドピン106が圧入等で一体化されている。ラグプレート105には、ガイド孔105aが形成され、ガイドピン106の頭部がガイド孔105aにスライド可能に挿入されている。斜板108は、ガイド孔105aとガイドピン106との連係により、回転シャフト104の軸方向に傾動可能かつ回転シャフト104と一体的に回転可能である。
【0010】
斜板108の中心部がシリンダブロック111側へ移動すると、斜板108の傾角が増大する。斜板108の最大傾角は、ラグプレート105と斜板108との当接によって規制される。斜板108の最小傾角は、斜板108と回転シャフト104上に設けられたサークリップ116との当接によって規制される。
【0011】
シリンダブロック111に穿設された複数のシリンダボア111a内には、ピストン112が収容されている。斜板4の回転運動はシュー109を介してピストン112の前後往復運動に変換され、ピストン112がシリンダボア111a内を前後にスライドする。従って、この圧縮機100の主な重要摺動部位は、斜板108とシュー109の摺動部と、ピストン112とシリンダボア111aの摺動部である。
【0012】
リヤハウジング113内には、吸入室117と吐出室118とが区画形成されている。シリンダブロック111とリヤハウジング113との間に介在しているバルブシート、弁形成プレート等の板材115には、吸入弁及び吐出弁が形成されている。従って、吸入室117内の冷媒ガスはピストン112の復動動作により吸入弁を押し退けてシリンダボア111a内に流入する。この流入した冷媒ガスはピストン112の往動動作により吐出弁を押し退けて吐出室118に吐出される。
【0013】
吐出室118とクランク室107とを接続する圧力供給通路には、電磁式容量制御弁114が介在している。この圧力供給通路は吐出圧領域である吐出室118の冷媒をクランク室107へ供給する通路である。容量制御弁114内の感圧手段であるベローズ114aには、吸入室117内の圧力(吸入圧)が作用している。吸入室117内の吸入圧は熱負荷を反映している。ベローズ114aには弁体114bが接続されていて、弁孔114cを開閉する。ベローズ114a内のばね力は、弁孔114cを開く方向に弁体114bに作用している。容量制御弁114のソレノイド114dの電磁駆動力は、開放付勢のばね力に抗して弁孔114cを閉じる方向に弁体114bを付勢する。ソレノイド114dは、図2に示すように電子制御装置(ECU)7によって電流供給が制御される。
【0014】
ECU7は、空調システム作動スィッチのONによってソレノイド114dに電流を供給し、作動スィッチのOFFによって電流供給を停止する。ソレノイド114dへの制御電流となるECU20からの電気信号は、車室内温度、日射、外気温度などの空調環境、作動スィッチ、空調運転モード、設定温度などの空調運転条件、エンジン回転数、アクセル開度などの車両環境などからECU7が演算処理し設定される。容量制御弁114の弁開度は、ソレノイド114dで生じる電磁駆動力、ばね力及びベローズ114aの付勢力のバランスで決まる。したがって、容量制御弁114はソレノイド114d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。
【0015】
ソレノイド114dへの供給電流値が高められると容量制御弁114の弁開度が減少し、吐出室118からクランク室107への冷媒供給量が減る。クランク室107内の冷媒は、放圧通路を介して吸入室117へ流出しているため、クランク室107内の圧力が下がる。したがって、斜板108の傾角が増大して、冷媒の吐出容量が増える。吐出容量の増大は吸入圧の低下をもたらす。ソレノイド114dへの供給電流値が下げられると容量制御弁114の弁開度が増大し、吐出室118からクランク室107への冷媒供給量が増える。したがって、クランク室107内の圧力が上がり、斜板108の傾角が減少して冷媒の吐出容量が減る。吐出容量の減少は吸入圧の増大をもたらす。
【0016】
ソレノイド114dに対する供給電流値が零になる、即ち圧縮機100がOFF運転の状態になると、容量制御弁114の弁開度が最大となり、斜板108の傾角が最小となる。斜板108の傾角が最小になったときには、冷媒の吸入通路が閉じられ外部冷媒回路の冷媒循環が停止し、車室内の冷房が行われなくなる。ソレノイド114d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107内の圧力が下がり、斜板108の傾角が最小傾角から増大して行く。斜板108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117へ流入し、外部冷媒回路における冷媒循環が再開され、車室内の冷房が再び行われる。
【0017】
図2は、2台の可変容量型圧縮機1,11を使用した、2つの完全に独立した空調システムの全体構成図である。この2台の第1と第2圧縮機1,11は、エンジン等の外部駆動源8にベルト等(図示略)によりそれぞれ接続され、その動力が伝達される。
第1の空調システムは、第1圧縮機1より吐出された高温、高圧のガス冷媒を、第1コンデンサ2→第1レシーバ3→第1膨張弁4→第1エバポレータ5の外部冷媒回路を循環させて、第1圧縮機1に戻る空調サイクルを形成している。
第2の空調システムは、第2の圧縮機11より吐出された高温、高圧のガス冷媒を、第2コンデンサ12→第2レシーバ13→第2膨張弁14→第2エバポレータ15の外部冷媒回路を循環させて、第2圧縮機11に戻る空調サイクルを形成している。ここで空調サイクルにおける冷媒作用は、一般的に知られているので説明を省略する。
【0018】
第1圧縮機1に設けられた第1電磁式容量制御弁6及び第2圧縮機11に設けられた第2電磁式容量制御弁16とは、電子制御装置(ECU)7からの電気信号9,19によってそれぞれ制御される。ECU7には、外気温度等の空調環境や作動スィッチ、設定温度等の空調運転(設定)条件及びエンジン回転数等の車両環境などの情報が入力され、ここで演算処理し、それぞれの容量制御弁6,16に対し電気信号9,19が出力される。
【0019】
上記のように構成された可変容量型圧縮機1,11,100を使用して、空調システムをON運転する場合、即ち、ECU7によって容量制御弁6,16,114を駆動し、圧縮機の斜板108の傾角が最小傾角から増大し、外部冷媒回路に冷媒が循環するようになった場合では、斜板108とシュー109及びピストン112とシリンダボア111a等の圧縮機の摺動部分は、摺動することで自己発熱するが、この発熱は空調サイクルからの帰還冷媒によって冷却される。一方、空調を必要としない圧縮機1,11,100のOFF運転(最小容量運転)の場合、即ち、容量制御弁6,16,114を駆動せず、斜板108の傾角が最小傾角で、外部冷媒回路に冷媒が循環しなくなった場合では、空調サイクルからの帰還冷媒による自己発熱した摺動部分の冷却効果は得られないが、空調を必要としない状態は、外気温度が低い環境にあるので、圧縮機は自身の自己発熱によって摺動部分が焼け付くような危険領域に至ることはない。
【0020】
しかしながら、図2に示されるように、2つの独立した空調サイクルをもつ大型の乗用車などの場合は、前部座席用の第1の空調システムと後部座席用の第2の空調システムとが搭載されることがある。外気温度が比較的高くて、搭乗者が運転者だけで後部座席に搭乗者が居ない場合、運転者は空調を必要とするので第1の空調システムは作動され、第1圧縮機1はON運転で使用される。即ち、第1電磁式容量制御弁6にECU7から電気信号9が送られ、第1圧縮機1は可変容量運転を行い、その外部冷媒回路に冷媒が循環される。そのため、第1圧縮機1は第1の空調システムの帰還冷媒によって各部の摺動部位が冷却されるが、後部座席用の第2の空調システムは、搭乗者が居ないために作動されず、第2圧縮機11はOFF運転で使用される。即ち、第2電磁式容量制御弁16にはECU7から電気信号19が送られず、第2圧縮機11は最小容量運転を行い、その外部冷媒回路への冷媒供給が停止される。そのため、第2圧縮機11は外気温度が高いにも拘わらず空調サイクルからの帰還冷媒による冷却効果が得られず、自己の発熱によって非常に危険な高温運転を強いられ、第2圧縮機11の摺動部は高温化によって油膜切れを起し、焼き付いてしまうことがある。
【0021】
そのため、本発明の実施の形態の可変容量型圧縮機の制御装置は、図3に示す制御フローに従って、空調システムの運転を制御するようにしたものである。例えば、搭乗者が運転者だけの場合、まず、ステップS1で前部座席用の第1の空調システムを作動するために、ECU7からの電気信号9により第1電磁式容量制御弁6を駆動して第1圧縮機1をON運転する。次に、ステップS2で、ECU7を使用して外気温度が設定値T0 より高いかどうかが判断され、YESの場合はステップS3に進み、後部座席用の第2の空調システムを作動するために、ECU7から電気信号19が第2電磁式容量制御弁16に送られてこれを駆動し、第2圧縮機11をON運転する。NOの場合はステップS3に進み、後部座席用の第2の空調システムは作動させず、第2圧縮機11はそのままOFF運転とする。
【0022】
このように、本発明は、外気温度が予め設定された温度T0 よりも高い場合で、且つ運転者が空調を使用する場合においては、後部座席用の第2の空調システムは、後部座席の搭乗者の有無に係わらず、ECU7から電気信号19を発して第2の空調システムを作動、即ち第2圧縮機11をON運転するようにした制御を導入することによって、圧縮機の摺動部の焼き付けを回避し、その信頼性を保つようにしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】斜板式可変容量型圧縮機の断面図である。
【図2】可変容量型圧縮機を2台使用した2つの独立した空調サイクルを有する空調システムの全体構成を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態の可変容量型圧縮機の制御装置における制御フローを示す。
【符号の説明】
1,11,100…可変容量型圧縮機(圧縮機)
6,16,114…電磁式容量制御弁
7…電子制御装置(ECU)
101…プーリ
104…回転シャフト
106…ガイドピン
107…クランク室
108…斜板
111…シリンダブロック
112…ピストン
Claims (2)
- 2つの独立した空調サイクルに使用され、共通の外部駆動源により駆動される2台の可変容量型圧縮機が、共に常時運転形式の圧縮機であって、それぞれ電磁式容量制御弁を備えていて、電子制御装置によって該電磁式容量制御弁を制御して、それぞれの圧縮機の容量が変えられる可変容量型圧縮機の制御装置において、
外気温度が所定の温度よりも高い場合には、一方の空調しか必要としない場合であっても、2台の前記圧縮機を共に可変容量運転(ON運転)させ、外気温度が所定の温度よりも低い場合には、空調を必要とする一方の前記圧縮機のみを可変容量運転(ON運転)させ、空調を必要としない他方の前記圧縮機を最小容量運転(OFF運転)させることを特徴とする可変容量型圧縮機の制御装置。 - 前記可変容量型圧縮機が、斜板式可変容量型圧縮機であることを特徴とする請求項1に記載の可変容量型圧縮機の制御装置。
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