JPH0825380B2 - 可変容量コンプレツサの外部制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、車両に装備される空調装置において、内部
容量可変型と呼ばれる可変容量コンプレッサを外部から
制御する制御装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より、車両用空調装置として、車載エンジンに電
磁クラッチ機構を介して駆動連結されたコンプレッサ
と、該コンプレッサから吐出されたガス冷媒を空気との
熱交換により冷却して液状態に凝縮するコンデンサ（凝
縮器）と、該コンデンサを通過した液冷媒を蒸発させて
その気化熱により車室内を冷却するエバポレータ（蒸発
器）とを備えてなり、エバポレータでの冷媒の蒸発温度
が所定温度以下に低下すると、そのことをフロストスイ
ッチにより検出して、電磁クラッチ機構をOFF作動させ
ることにより、コンプレッサの駆動を停止させるように
したものが一般によく知られ、広く実車に装備されてい
る。

すなわち、エンジン回転数が上昇すると、該エンジン
によって駆動されているコンプレッサからの冷媒吐出量
が増加して冷媒回路を多量の冷媒が循環するためにコン
プレッサの能力が増大するのに対し、車室に対する熱負
荷はほぼ一定であるので、コンプレッサの能力が過剰と
なり、この余剰部分をなくすために、コンプレッサの駆
動を停止させるようになされていた。

しかし、その場合、エンジンのコンプレッサ駆動のた
めの駆動力を低減してEER（エネルギ消費効率）を向上
させるという観点から、コンプレッサの運転を一旦停止
してその後に再起動するよりは、その間コンプレッサの
容量を定常時よりも低下させて継続して運転するほうが
好ましい。例えば、コンプレッサ、コンデンサおよびエ
バポレータのうち、成績係数に対するこれら各機器の依
存度をみると、コンプレッサの容量が小さいほど、コン
プレッサ自体の仕事能力が低くなるが、相対的にコンデ
ンサおよびエバポレータの寄与率が大になり、全体の成
績係数が増大する。つまり、コンプレッサの仕事能力は
下がっているのに、全体のエンタルピーは同等になるの
で、EERが増大することになる。

このため、斯かる要求を満たすコンプレッサとして、
従来、特開昭60−261721号公報に開示されるように、内
部容量可変型コンプレッサが提案されている。これは、
コンプレッサの能力が過剰になったときに、コンプレッ
サ本体に吸入された冷媒の一部を圧縮行程の途中からバ
イパスさせて吸入側に戻すことにより、コンプレッサの
能力を車室内の熱負荷に対応した能力に自動的に制御す
るようにしたものである。

（発明が解決しようとする課題） ところが、反面、この提案の内部容量可変型コンプレ
ッサを具備した空調装置では、コンプレッサの能力を車
室内の熱負荷に対応した能力に自動的に制御するため、
以下に示すような問題を生じる。

すなわち、走行速度を運転者が設定した速度値に保持
する定速走行制御装置を備えた車両に対し上記空調装置
を装備した場合、車両の運転状態に応じてエンジン負荷
が変化するときに空調装置のコンプレッサの駆動負荷も
変化させるようにしてできるだけエンジン負荷の変化に
対応させることが好ましい。特に、減速時には、コンプ
レッサ負荷を増大させることにより、エンジン負荷を大
きくしていわゆるエンジンブレーキを利かす方が走行速
度を目標とする設定速度に早く到達できるからである。

しかしながら、上記内部容量可変型のコンプレッサを
使用したときには、室温状態に応じてしか運転容量の調
整機能を有しておらず、エンジン負荷の変化に応じてコ
ンプレッサ負荷を変化させることができない。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、上記の如く内部容量可変型のコン
プレッサにおける本来の自動的な内部容量制御に加え、
その容量を外部の定速走行制御装置の減速指令に応じて
強制的に大容量に制御するようにすることにより、定速
走行制御装置を備えた車両の定速走行性能を向上させる
ことにある。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、定速走行制
御装置の減速指令信号により車両の走行速度が目標とす
る設定速度に向かって減速するときには、その減速指令
によりコンプレッサの内部容量制御を一時的に禁止し
て、コンプレッサの容量を大容量に固定保持するように
したものである。

具体的には、本発明の解決手段は、第１図に示すよう
に、車両用空調装置において、冷媒を吸入する吸入ポー
ト21と、該吸入ポート21から吸入されて圧縮行程を経た
冷媒を吐出させる吐出ポート22と、上記冷媒の圧縮行程
の途中で冷媒を吸入側へバイパスさせるバイパス通路39
と、該バイパス通路39を冷媒の吸入圧力に応じて開閉制
御する可変容量機構50とを有する可変容量コンプレッサ
２を外部から制御する外部制御装置を対象とする。

そして、上記コンプレッサ２には、上記可変容量機構
50を駆動してコンプレッサ２の吐出容量を所定の大容量
値に設定する容量設定機構SVを設けるものとする。

さらに、車両の走行速度を設定値に保持する定速走行
制御装置101から減速指令信号を受けたとき、上記コン
プレッサ２の容量が上記所定の大容量値に設定されるよ
う上記容量設定機構SVを作動させる容量制御手段110を
設ける構成とする。

（作用） 以上の構成により、本発明では、車両の定速走行中に
は可変容量機構50により、車両用空調装置１のコンプレ
ッサ２の圧縮行程における冷媒の吸入側へのバイパス量
が吸入圧力に応じて調節され、高い効率でもって冷房運
転が行われる。

そして、車両の定速走行中に運転者が目標とする設定
速度を低く設定すべく定速走行制御装置101を操作して
該定速走行制御装置110から減速指令信号が出力される
と、容量制御手段110によりコンプレッサ２の容量を所
定の大容量値に設定するよう容量設定機構SVが駆動させ
られる。

したがって、通常の低速走行時には、内部容量可変型
コンプレッサ２による内部容量の自動制御を活かしつ
つ、定速走行制御装置101からの減速指令時には、容量
制御手段108により容量設定機構SVを作動させて、コン
プレッサ２の容量を強制的に大容量に制御することによ
って、その分エンジン負荷を大きくしてエンジンブレー
キを十分に利かすことで、走行速度を目標とする設定速
度に早く到達させることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第２図以下の図面に基づいて
説明する。

第２図は本発明の実施例の全体構成を示しており、１
は自動車に装備された空調装置であって、該空調装置１
は、車載エンジン12に電磁クラッチ機構13および伝動ベ
ルト14を介して駆動連結されたコンプレッサ２と、走行
風等との熱交換によりガス冷媒を冷却して液冷媒に凝縮
するコンデンサ３と、液冷媒を蓄えるレシーバタンク４
と、液冷媒を蒸発に適した圧力に減圧させるべく膨脹さ
せ、かつ冷媒の過熱度を一定に制御する感温式自動膨張
弁であるエキスパンションバルブ５と、液冷媒を蒸発さ
せてその気化熱により車室内の空気を冷却するエバポレ
ータ６とを備えてなり、これらの機器２〜６を冷媒配管
７によって接続することにより冷媒回路８が構成されて
いる。尚、９は上記エバポレータ６からコンプレッサ２
に戻る冷媒配管７に付設された上記エキスパンションバ
ルブ５の感温筒である。また、11はエバポレータ６に付
設されたファンである。

上記コンプレッサ２は、ベーン式の可変容量コンプレ
ッサで構成されている。この可変容量コンプレッサ２の
基本的な構造は通常のベーン式コンプレッサと同様のも
のである。すなわち、このコンプレッサ２の本体20は、
第３図に拡大詳示するように、リング状のサイドハウジ
ング23と、該サイドハウジング23の前後面に気密状に接
合され、サイドハウジング23の内部に円筒状の作動室24
を形成するフロントおよびリヤハウジング25,26と、上
記サイドハウジング23の作動室24内に該作動室24の中心
に対してオフセットして回転自在に嵌装された円柱状の
ロータ27と、該ロータ27の外周部に出没自在に支持さ
れ、先端部が作動室24の内周壁に摺接して作動室24を仕
切る１対のスルーベーン28,28とを備えてなる。上記フ
ロントハウジング25には上記作動室24内に冷媒を吸入す
る吸入ポート21と、該吸入ポート21に連通する吸入室29
とが形成されている。また、サイドハウジング23には上
記吸入ポート21から吸入されて圧縮行程を経た冷媒を吐
出させる吐出ポート22が、リヤハウジング26には上記吐
出ポート22に連通する吐出室（図示せず）がそれぞれ形
成されている。さらに、上記ロータ27の回転軸31は上記
電磁クラッチ機構13に連結されており、電磁クラッチ機
構13のON作動時、エンジン12の出力によりロータ27を回
転駆動し、このロータ27の回転に伴い、サイドハウジン
グ23内の作動室24におけるベーン28,28で仕切られた部
分の体積を漸次減少変化させることにより、サイドハウ
ジング23の吸入ポート21から吸入されたガス冷媒を圧縮
して吐出ポート22から吐出させるようになされている。

そして、この基本的な構成において、上記コンプレッ
サ本体20のフロントハウジング25内にはスプール弁32が
設けられている。また、サイドハウジング23およびリヤ
ハウジング26の双方に亘る下部にはニードル弁からなる
プレッシャレギュレータ40が取り付けられている。

上記スプール弁32は、第４図にも示すように、円筒状
のバルブハウジング33と、該バルブハウジング33内に摺
動自在に嵌装され、ハウジング33内をスプリング室35お
よび加圧室36に仕切る円柱状の弁体34とを備え、上記加
圧室36は、バルブハウジング33のポート33aおよび該ポ
ート33aに接続された連通路37を介してコンプレッサ本
体20におけるフロントハウジング25とサイドハウジング
23との間の所定の間隙部に連通されており、その内部の
圧力がガス冷媒の吸入圧力と吐出圧力との略中間の圧力
に設定されている。また、スプリング室35には弁体34を
加圧室36側に付勢するスプリング38が縮装されていると
ともに、スプリング室35はポート33bを介して上記フロ
ントハウジング25内の吸入室29に連通されている。さら
に、バルブハウジング33にはその内部の弁体34の摺動範
囲の中間部に４つのバイパス孔39a〜39bが、そのうちの
バイパス孔39a,39b同士をバルブハウジング33の直径方
向に対向させかつバイパス孔39a,39a（39b,39b）同士を
バルブハウジング33の中心線方向に直列に配置せしめて
開口され、そのバルブハウジング33の一側（第３図で右
側）に位置するバイパス孔39a,39aは上記作動室24にお
いて冷媒の圧縮行程の途中に対応する部分に、他側（同
左側）のバイパス孔39b,39bは上記吸入室29にそれぞれ
連通されている。このバルブハウジング33の直径方向に
対向するバイパス孔39a,39bと該両バイパス孔39a,39b間
に位置するスプリング室35の一部とにより、作動室24内
において圧縮される冷媒の圧縮行程の途中で冷媒を吸入
室29（吸入側）へバイパスさせるバイパス通路39,39が
構成されている。そして、弁体34に対する加圧室36内の
中間圧力による付勢力がスプリング室35内の冷媒吸入圧
力とその内部のスプリング38のばね力とを加えた付勢力
よりも大きいときには、弁体34を第４図で下方に移動さ
せることにより、バイパス孔39a〜39bを閉鎖してバイパ
ス通路39を閉じる一方、逆に小さいときには、弁体34を
同図で上方に移動させることにより、バイパス孔39a〜3
9bを開放してバイパス通路39を開くようになされてい
る。

一方、上記プレッシャレギュレータ40は、弁口41を介
して連通する第１および第２の２つの圧力室42,43が内
部に形成されたバルブハウジング44と、該バルブハウジ
ング44内に上記弁口41を開閉するように嵌装された弁体
45と、バルブハウジング44の第２圧力室43内に嵌装さ
れ、該第２圧力室43を吸入圧室43aの大気圧室43bとに区
画形成するダイヤフラム46とを備えてなる。上記ダイヤ
フラム46はロッド47を介して上記弁体45に移動一体に連
結されており、上記大気圧室43b内にはダイヤフラム46
を弁体45の開弁方向（弁体45が第１および第２の両圧力
室42,43を連通させる方向）に付勢するスプリング48が
縮装されている。そして、上記第１圧力室42は上記連通
路37（コンプレッサ本体20におけるフロントハウジング
25とサイドハウジング23との間の所定の間隙部）に連通
路49を介して、また第２圧力室43における吸入圧室43a
は上記吸入室29にそれぞれ連通され、第２圧力室43の大
気圧室43bは大気に開放されており、ダイヤフラム46に
対する吸入圧室43a内の冷媒吸入圧力による付勢力が大
気圧室43b内の大気圧とその内部のスプリング48のばね
力とを加えた付勢力よりも大きいときには、ダイヤフラ
ム46を第４図で下方に移動させて該ダイヤフラム46と一
体の弁体45により弁口41を閉鎖し、第１圧力室42と吸入
室29との間の連通を遮断する一方、逆に小さいときに
は、ダイヤフラム46を同図で上方に移動させて弁口41を
開き、第１圧力室42と吸入室29とを連通させるようにな
されている。よって、上記スプール弁32およびプレッシ
ャレギュレータ40により、コンプレッサ本体20の冷媒吸
入圧力を略一定に保つように自動的に制御し、コンプレ
ッサ２の回転数（エンジン回転数）が低くてその能力が
低いときには、プレッシャレギュレータ40を閉弁させ、
かつスプール弁32の加圧室36内の圧力の増大によってそ
のバイパス通路39を閉じることにより、コンプレッサ２
の容量を最大容量に保つ一方、コンプレッサ２の回転数
の上昇によりその能力が上昇すると、それに伴う吸入室
29内の圧力低下によってプレッシャレギュレータ40を開
弁させるとともに、その開弁動作に伴いスプール弁32に
おける加圧室36内の圧力を低下させてその弁体34を図で
上方に移動させ、バイパス通路39を開いてガス冷媒を内
部でバイパスさせることにより、コンプレッサ２の容量
をその回転数の上昇に応じて低下させるように、つまり
車室内の熱負荷よりもコンプレッサ２の能力が増大した
ときに、その余剰能力をなくすようにした可変容量機構
50が構成されている。

また、本発明の特徴として、第４図に示すように、上
記プレッシャレギュレータ40の第１圧力室42を連通路37
に連通する連通路49には該連通路49を開閉する常時開の
電磁弁SVが配設されている。該電磁弁SVは、その開状態
のときには、上記可変容量機構50を作動させてコンプレ
ッサ２を内部容量制御状態とする一方、電磁弁SVを閉じ
たときには、スプリング室35内の圧力の低下によってス
プリング38の付勢力とスプリング室35内の圧力との和が
上記加圧室36の中間圧力よりも小さくなるようにして、
スプール弁32の弁体34を図で下端位置に位置付け、バイ
パス通路39を全閉状態に保って冷媒のバイパス量を最小
に保持することにより、コンプレッサ２の容量を所定の
大容量値としての最大容量に設定するようにしている。
したがって、上記電磁弁SVは、上記バイパス通路39が全
閉になるよう上記可変容量機構50を駆動してコンプレッ
サ２の容量を最大容量（所定の大容量値）に設定する容
量設定機構として機能するものである。

そして、第２図に示すように、コンプレッサ２の外部
には、その外部から上記電磁弁SVを開閉制御するコント
ロールユニット100が設けられており、該コントロール
ユニット100には、上記エンジン12の出力およびエンジ
ン12に駆動される電子制御式変速装置（図示せず）の変
速位置を可変制御して、車両の走行速度が運転者の設定
した目標速度値に収束するように制御する定速走行制御
装置101が信号の授受可能に接続されている。この定速
走行制御装置101には、第５図に示すように、走行速度
の目標値をそれまでの値よりも高く設定変更するときに
ON操作されるSETスイッチ102と、定速走行をキャンセル
した後、再度元の定速走行状態に復帰するときにON操作
されるRESUMEスイッチ103と、車両の目標走行速度値を
それまでの値よりも低く設定するときにON操作されるCO
ASTスイッチ104とが接続され、これら３つのスイッチ10
2〜104の可動接点102a〜104aは接地されている。

また、上記コントロールユニット100において、上記C
OASTスイッチ104の固定接点104bは電磁リレー108のソレ
ノイド108aを介して正の電圧を印加する直流電源111に
接続され、該電磁リレー108のリレースイッチ108bは上
記電磁弁SVの励磁コイルを介して接地されている。

以上のにより、定速走行制御装置101からの指令によ
り、COASTスイッチ104がオンに切換えられると、上記電
磁リレー108が作動して、電磁弁SVが閉弁状態となり、
上記可変容量機構50が前述のように作動してコンプレッ
サ２が最大容量状態に強制的に設定されるように構成さ
れている。よって、上記COASTスイッチ104および電磁リ
レー108により、定速走行制御装置101の減速指令信号を
受けたとき、上記コンプレッサ２の容量が最大容量（所
定の大容量値）に設定されるよう上記電磁弁（容量設定
機構）SVを制御する容量制御手段110が構成されてい
る。

次に、本実施例の作動について説明するに、空調装置
１において、コンプレッサ２から吐出されたガス冷媒が
コンデンサ３により凝縮されて液冷媒になり、この液冷
媒はエキスパンションバルブ５で膨張した後、エバポレ
ータ６において蒸発し、次いで再びコンプレッサ２に吸
入することを繰返し、その間で上記エバポレータ６での
冷媒の気化熱により車室内が冷却される。

このような空調装置１の作動中において、定速走行制
御装置101により制御される車両の走行速度が設定値に
安定して収束している通常の定速走行時には、COASTス
イッチ104はオフ状態であって、その接点は開かれてい
る。したがって、電磁リレー108のリレースイッチ108b
は開かれており、電磁弁SV側に電流が流れないので、電
磁弁SVは開弁状態に保たれ、コンプレッサ２の可変容量
機構50の作動によりコンプレッサ２は内部容量制御状態
で運転される。すなわち、コンプレッサ２の回転数が低
くてその能力が低いときには、プレッシャレギュレータ
40が閉じられ、かつスプール弁32の加圧室36内圧力の増
大によってそのバイパス通路39が閉じられることによ
り、コンプレッサ２の容量が最大容量に保たれる一方、
コンプレッサ２の回転数の上昇によりその能力が上昇す
ると、それに伴う吸入室29内の圧力低下によって上記プ
レッシャレギュレータ40が開弁するとともに、その開弁
動作に伴いスプール弁32における加圧室36内の圧力が低
下して、その弁体34がバイパス通路39を開くように移動
し、ガス冷媒がコンプレッサ２内部でバイパスされるこ
とにより、コンプレッサ２の容量がその回転数の上昇に
応じて低下するように制御される。

これに対し、定速走行中に運転者により目標とする設
定速度を低くすべき上記定速走行制御装置101のCOASTボ
タンが押されて、COASTスイッチ104がオンに切換えられ
ると、その固定接点104bが閉じられて電磁リレー108が
作動し、そのリレースイッチ108bが閉じられて、電磁弁
SV側の回路に電流が流れることで電磁弁SVが閉じられ
る。この電磁弁SVの閉作動により、スプリング室35内の
圧力が低下してスプリング38の付勢力とスプリング室35
内の圧力との和が上記加圧室36の中間圧力よりも小さく
なる結果、スプール弁32の弁対34を図で下端位置に位置
付け、バイパス通路39の全閉状態への保持によって冷媒
の吸入室29側へのバイパス量が最小となり、このことに
よりコンプレッサ２の容量が最大容量に固定される。

したがって、こうして定速走行制御装置101のCOAST10
4がオンに切換えられ、車両の減速が必要となるときに
は、コンプレッサ２の外部から強制的にその内部容量制
御を禁止して、コンプレッサ２を最大容量状態に固定す
るため、エンジン12のコンプレッサ２の駆動のための負
荷を大きくして、その分いわゆるエンジンブレーキを充
分利かせることができ、車両の減速性能を向上させて速
やかな目標速度値への到達を図ることができる。

尚、上記実施例では、可変容量型コンプレッサ２とし
て、スルーベーン式のものを採用したが、斜板式のもの
等、他のタイプの可変容量コンプレッサを採用してもよ
いのは勿論である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によると、車両用空調装
置において、車載エンジンにより駆動されるコンプレッ
サを冷媒の吸入圧力に応じて容量可変となる容量コンプ
レッサとする一方、定速走行制御装置の減速指令信号に
より上記コンプレッサの内部容量制御を禁止して、その
容量を大容量状態に固定保持するようにしたことによ
り、車両の定速走行時には内部容量可変型コンプレッサ
による内部容量の自動制御を活かしつつ、定速走行から
の減速時にはエンジン負荷を大きくしてエンジンブレー
キを充分に利かすことで目標速度が速やかに到達させる
ことができ、定速走行性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図である。第２図
〜第５図は本発明の実施例を示し、第２図はその全体構
成図、第３図はコンプレッサの可変容量機構を示す展開
断面図、第４図はその模式断面図、第５図は概略回路構
成図である。 １……空調装置、２……コンプレッサ、21……吸入ポー
ト、22……吐出ポート、39……バイパス通路、50……可
変容量機構、SV……電磁弁（容量設定機構）、100……
コントロールユニット、102……定速走行制御装置、110
……容量制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒を吸入する吸入ポートと、該吸入ポー
   トから吸入されて圧縮行程を経た冷媒を吐出させる吐出
   ポートと、上記冷媒の圧縮行程の途中で冷媒を吸入側へ
   バイパスさせるバイパス通路と、該バイパス通路を冷媒
   の吸入圧力に応じて開閉制御する可変容量機構とを有
   し、車両に搭載されたエンジンによって駆動される空調
   装置用の可変容量コンプレッサを外部から制御する外部
   制御装置であって、 上記可変容量機構を駆動して上記コンプレッサの吐出容
   量を所定の大容量値に設定する容量設定機構と、 車両の走行速度を設定値に保持する定速走行制御装置か
   ら減速指令信号を受けたとき、上記コンプレッサの容量
   が上記所定の大容量値に設定されるよう上記容量設定機
   構を作動させる容量制御手段と を備えたことを特徴とする可変容量コンプレッサの外部
   制御装置。