JPS63198788A - 可変容量型圧縮機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は車輌の冷房回路等における可変容量型圧縮ｌ（
以下圧縮機という）の制御方法に関するものである。

（従来の技術） 第５図に示すように冷房回路７においては圧縮機１の吐
出側から吸入側との間において凝縮器２、レシーバ３、
膨張弁４及び蒸発器５が、順次、配管６により接続され
ている。

前記圧縮ｖａ１には一定容量のオイルが封入されており
、冷媒と、ともに冷房回路７内を循環しながら前記圧縮
機１における開動部の潤滑性を良好に保持するようにな
っている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前記冷房回路７の冷媒負荷が小さくなって前
記圧縮機１が小容量で長時間、運転された場合、冷媒の
循環層の減少に伴って冷房回路７内に滞留するオイルが
増加し圧縮機１に戻るオイルが減少する。そのため圧縮
機１の摺動部はオイル不足によって摩耗したり発熱した
りし、圧縮機１自体の信頼性が低下するだけでなく、吐
出温度が上昇してゴム管等の配管６の劣化を招くという
問題がある。

本発明の目的は、圧縮機が小容量下で継続して長時間、
運転されても摺動部の摩耗及び焼付き等を防止できる圧
縮機の制御方法を提供することにある。

発明の構成 〈問題点を解決するための手段） 本発明は前記の問題点を解決するために、冷房回路にお
ける蒸発器から吹出される空気の温度等をパラメータと
して圧縮機の容量を制御し、その容量が基準容量より小
さい容量であり、その容量で圧縮機が、例えば１時間も
の長時間、継続して運転されたとき、前記圧縮機の容量
をそれに付属する容量可変機構等を介して前記基準容量
より大きな容量に強制的に切り換えて、例えば５〜１０
分の短時間の大容量運転を行なうという技術的手段を採
用する。

（作用） 圧縮機が一定容量以下の小容量で長時間、継続して運転
されるとオイルの戻りが悪くなって、圧縮機の摺動部の
オイル不足が生じ始める。そのとき、冷房回路の冷房負
荷が小さく、圧縮機が小容量で運転されていても、圧縮
機に外部から信号を入力して、その容量を強制的に大き
くする。すると、冷媒の循環量が増大し、それに伴って
圧縮機が阻止される。

しかし、冷房負荷が小ざい状況下でそのまま大容量運転
を継続すると、冷房フィーリングが悪くなるので、所定
の時間経過後には圧縮機を通常の制御運転に切り換える
。

このように圧縮機を制御して運転ずれば、冷房が一時的
に強化されるが、大容量運転は短時間であるから冷房フ
ィーリングを悪くすることはほとんどない。

〈実施例） 次に、本発明を車輌に搭載される冷房回路の圧縮機に具
体化した実施例を第１〜４図に基づいて説明する。

最初に、本発明に使用される装置について説明すると、
第１図に示すように、この実施例でも従来技術と同様に
冷房回路７は圧縮機１、凝縮器２、レシーバ３、膨張弁
４及び蒸発器５＃Ｌびにそれらの間を循環的に接続する
配管６から形成されている。前記圧縮機］としては外部
からの信号で実質的にその容量を制御できる構造のもの
ならいかなる圧縮機も使用され、例えば、クランクケー
ス室内の圧力を制御できるワッブル型圧縮機、スプール
の変位量を制御できる回転型圧縮機、斜板の傾斜角を制
御することによってその容量を変更できる斜板式圧縮機
等がある。

前記圧縮機１には容量可変機構８が付属して設けられて
おり、その容量可変機構８が制御装置９からの入力信号
により作動して、圧縮機１の容量を連続的に、又は大容
量、中容量及び小容量等と段階的に変更させるようにな
っている。

この実施例では例えば、３０％の容量を基準容量Ｖｍｉ
ｎとしてそれより小さい容量を小容量とし、１００％の
容量を大容量とし、ざらにそれらの間におる容量を中容
量とする圧縮機１が使用されている。

前記蒸発器５の吹出し口付近には該蒸発器５から吹出さ
れる空気の温度（以下、吹出し口＠度という）を検出す
るためにｍ度センサ１０が設けられている。その温度セ
ンサ１０からの吹出し口温度Ｔは圧縮機１の容量を制御
するパラメータとして利用される。前記制御袋＠９には
吹出し口温度Ｔの信号と温度設定器１１からの設定温度
Ｔｒの信号等が入力され、前記容量可変機構８の操作量
Ｕが出力されるようになっている。

また、前記操作量Ｕは圧縮機１の容量に密接に関係のお
る量であればよく、それらによって決まる定数、設定温
度Ｔｒと吹出し口温度Ｔとの温度差及び時間の関数とし
て次のように表わずことができる。

前記式においてＫｐ、Ｋｉ、Ｋｄは定数、ｔは時間を意
味する。

さらに、前記制御袋＠９にはタイマ１２及び優先回路１
３とが組み込まれており、前記タイマ１２により運転時
間がカウントされるとともに、前記優先回路１３により
それまでの操作量Ｕを予め設定された所定の操作ＩＵＩ
に変更すると、強制的に圧縮＠１の容量ｖが変更される
ようになっている。

また、前記タイマ１２はクリアされたり又はリセットさ
れたりすると、圧縮機１が再度通常の制御運転に一旦切
り換えられ、そのとき前記優先回路１３が駆動している
場合、その駆動が解除されるようになっている。

なお、この実施例では前記圧縮機１として第２図に示す
構造のワッブル型圧縮機が使用されている。すなわち、
内部にシリンダ室２９が形成されているシリンダブロッ
ク２１の一端側（第２図中右側）に、吸入室２４と吐出
室２５を有するリヤハウジング２３が弁板２２を介して
接合され、同じく他端側（第２図中左側）に、クランク
室２７を有するフロントハウジング２６が接合されてお
り、さらに、前記シリンダブロック２１とフロントハウ
ジング２６に駆動軸２８が回転可能に支持されている。

そして、その駆動軸２８のフロントハウジング２６側に
は回転体３０が固定されているとともに、シリンダブロ
ック２１側にスリーブ３１が固定されている。

前記駆動軸２８には回転駆動板３２が遊嵌され、その中
央部が前記スリーブ３１に対して固定され、そのスリー
ブ３１が回転軸２８に対して前後方向に摺動可能になっ
ている。また、前記回転駆動板３２がその周縁部の一部
分で前記回転体３０と連結されている。

前記回転駆動板３２にはそれが回転すると傾動する揺動
傾斜板３３が支承され、その揺動傾動板３３に係留され
たピストンロッド３４及びそれに固定されているピスト
ン３５をシリンダ室２９に往復動させ、吸入室２４から
の冷媒を圧縮して吐出室２５に吐出するようになってい
る。

前記リヤハウジング２３の背部には圧縮機１の容量を制
御するための容量可変＃Ｍ構８が設けられており、前記
制御装置９からの信号により吐出室２５の高圧ガスをク
ランク室２７に導き前記回転駆動板３２の傾斜角を制御
することにより、ピストン３５のストローク長を制御し
て圧縮機１の容量を制御するようになっている。

上記のように構成される冷房回路における圧縮機の制御
方法を第３図及び第４図により説明する。

まず、圧縮機１のスイッチが入れられて圧縮機が稼働し
くステップ５０）、運転状態を示す変数８７！ｉ−Ｏに
セットする（ステップ５１〉。この状態において温度設
定器１１により設定温度Ｔｒが制御装置９に入力される
（ステップ５２）とともに、蒸発器５の吹出し口温度Ｔ
が同様に入力される（ステップ５９）。

制御装置９は設定温度Ｔｒの信号と前記吹出し口温度Ｔ
の信号とから容量可変機構８の操作量りを演算する（ス
テップ５３）。ＳとＯが比較され（ステップ５４）、Ｓ
＝Ｏの場合、前記操作量Ｕで容量可変機構８を駆動させ
（ステップ５５）、再度ＳとＯが比較される（ステップ
５６）。そして、Ｓ＝Ｏの場合、圧縮ｌａ１の容量Ｖが
基準容量Ｖｍｉｎ以下になっているか否かがチェックさ
れる（ステップ５７）。前記容量Ｖのチェックにおいて
、それを直接検出できない場合は容量可変機構８の操作
量Ｕ、圧縮機１の回転軸１〜ルク等、前記容量Ｖと密接
に関係のある物理日で代用することができる。

もし、圧縮機１の容量Ｖが基準容量■ｍ　ｉ　ｎより大
きい場合は、吹出し口ＷＩＬＴが検出され（ステップ５
９）、次いで、前記ステップ５３〜５７．５つが循環的
に繰り返えされる。

前記ステップ５７で容ｆｆ１Ｖが基準容量Ｖｍｉｎ以下
となっていると判断された場合は、その時刻ｔ１にタイ
マ１２がセットされ、運転時間がカウントされ、Ｓが１
にセットされる（ステップ５８）。

本発明ではこのように基準音１■ｍｉｎ以下の範囲の運
転を小容量運転と称し、その運転状態を変数Ｓ＝１で示
す。従って、この運転状態ではその進行過程で冷房負荷
が大きくなり、制御装置９からの信号により容量可変機
構８が駆動して容量Ｖが基準容量■ｍｉｎも大きくなる
ことは当然起こる。その場合、タイマ１２がクリアされ
、５＝００運転状態に戻る（後述するステップ６３）。

前記ステップ５６において、Ｓ＝Ｏでないと判断された
場合はＳ＝１の状態にあるか否かが判断される（ステッ
プ６１）ａそして、Ｓ＝１であると判断された場合は容
量ｖが基準音ｉＶｍｔ　ｎ以下であるか否かが判断され
（ステップ６２）、容量■が基準容量■ｍｉｎ以下にあ
る場合はステップ５９により吹出し口ｔＨＩＸＴが測定
され、前記のステップ５３に続く。ステップ６２におい
て容量Ｖが基準容量Ｖｍｉｎを超えていると判断された
場合はＳ＝０とする（ステップ６３）。前記ステップ６
１においてＳが１でないと判断された場合は前記のステ
ップ５３に続く。

他方、前記ステップ５４においてＳ＝Ｏでないと判断さ
れた場合はＳ＝’ｌであるか否かが判断され（ステップ
７１）、Ｓ＝１と判断された場合は、運転時間が計測さ
れる（ステップ７２）。そして、その運転時間である小
容量運転時間１１が所定の時間（以下、この時間を第一
運転時間ｔｌという）経過したか否かが判断される（ス
テップ７３）。

第一運転時間ｔｌは小容量運転によるオイル不足が原因
で、圧縮機１の潤滑性低下が起こる時間を考慮してその
小容量運転が許容される最大時間として決定されている
。

小容量運転時間ｔ１１が第一運転時間ｔｌを越えていな
い場合はそのままＳ＝１の運転が継続される。小容量運
転時間ｔｌｌが第−運転時間口に到達していると判断さ
れた場合は、タイマ１２及び優先回路１３が作動して制
御装置９から容量可変機構８に操作量変更の信号が出力
され、そのとき、容量可変機構８の操作量りがそれより
大きな操作量である優先操作量Ｕ１に変更される（ステ
ップ７４）。すると、容量可変機構８が駆動しくステッ
プ５５）、圧縮［１の容量Ｖが基準容量ｖｍｉｎより大
きな容量に強制的に変更され、大容量運転に切り換えら
れる。圧縮［１の容量が変更された時刻ｔ２にタイマ１
２がリセットされ、大容量運転時間ｔ２２がカウントさ
れる（ステップ８１）。従って、この大容量運転では容
量と時間とが制限された状態で運転される。本発明では
このように容量及び運転時間が制限された条件下で圧縮
機１が運転される状態を変数Ｓ＝２で示す。

前記ステップ７１において、Ｓが１でないと判断された
場合はＳ＝２の状態であることを意味するから、大容量
運転が、例えば、５〜１０分程度の所定の短時間（以下
、この時間を第二運転時間Ｑという）、継続されたか否
かが判断される（ステップ８２）。第二運転時間ｔ２は
前記小容量運転による圧縮機１の潤滑性不足を補うのに
必要な量のオイルが圧縮機１に戻る時間等によって決定
される。

大容量運転時間ｔ２２が第二運転時間ｔ２に到達してい
ないと判断された場合は操作量りが優先操作量Ｕ１と比
較される（ステップ８３）。前記操作ｆｆ１Ｕが優先操
作量Ｕ１より小さい場合、操作ｄＵは優先操作ｍＵ１に
変換される（ステップ８４）。ステップ８２で大容量運
転時間ｔ２２が第二運転時間ｔ２に到達していると判断
された場合は、そのときの優先操作１ＨＪ１を通常の制
御時の操作口Ｕに戻し、タイマ１２によるカウントが解
除されるとともに、その時刻ｔ３に圧縮Ｉａ１はＳ＝Ｏ
がセットされる（ステップ８５）。なあ、運転時間はタ
イマ１２以外に制御装置９によってカウント又は積算さ
れるようにしてもよい。

以上のように、圧縮機１が基準容量Ｖｍｉｎ以下で長時
間小容量運転され、第一運転時間ｔｌを越えたとき、圧
縮機１の容量■を強制的に増大させるようにしたので、
冷媒の循環量が増大し、それに伴って圧縮機１等に対す
るオイルの戻りωが増大する。その結果、圧縮機１等の
摺動部にオイルがゆきわたり、温度が上昇したり、摩耗
、焼付き等が発生したりするのが阻止されるだけでなく
、配管６にゴム管が使用されている場合、温度上昇によ
る劣化が防止される。

本発明は前記実施例に限定されることなく、例えば、圧
縮機１の容量の制御は蒸発器５の吹出し口温度下以外に
圧縮Ｐａ１の吸入側圧力、温度、あるいは蒸発器５の温
度等を制御装置９に入力することによって行なってもよ
い。

発明の効果 以上詳述したように、本発明は冷房回路における圧縮機
が所定容量以下で長時間小容司運転され、オイルの戻り
檄が低下することによる潤滑不足を解消して、圧縮機の
宿動部の発熱及び摩耗を防止し、ひいては圧縮機の信頼
性の低下を防止することができるという優れた効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に使用される冷房回路の概略図、第２図
は同じように使用される圧縮機の一例を示す縦断面図、
第３図は実施例における圧縮機の運転時間と容量、又は
操作量との関係を示す線図、第４図は実施例のフローチ
ャート、第５図は従来の冷房回路の概略図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．冷房回路において外部からの信号で容量の制御が可
   能な可変容量型圧縮機が基準容量より小さな容量で長時
   間、継続して運転されたとき、前記可変容量型圧縮機の
   容量を前記基準容量より大きな容量に強制的に切り換え
   て短時間の大容量運転を行なうことからなる可変容量型
   圧縮機の制御方法。
2. ２．前記容量は前記冷房回路において蒸発器の吹出し口
   からの空気の吹出し口温度をパラメータとして制御され
   る特許請求の範囲第１項記載の可変容量型圧縮機の制御
   方法。
3. ３．前記可変容量型圧縮機の容量はそれに付属する容量
   可変機構の操作量を制御することによって制御される特
   許請求の範囲第１項記載の可変容量型圧縮機の制御方法
   。