JPS63227413A - 可変容量コンプレツサの外部制御装置 - 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】 （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、特に内
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′ａ装置に関するものである。

（従来の技Ｉ） 従来より、この種の自動車用空調装置として、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ｌｉ縮するコンデ
ンサ（凝縮器）と、この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、１ｌｕｉｌクラッチ機
構のＯＦＦ作動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、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、能力が余剰となり、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
うになされている。

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
してその後に再凝縮するよりは、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問題点） 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が生じる。

例えば、車両の加速、登板時等にエンジン負荷が大きく
なったときには、コンプレッサの駆動負荷を小さくして
できるだけエンジン負荷の低減を小さくすることが必要
である。しかし、上記内部容量可変形のコンプレッサを
使用したときには、室温状態に応じてしか運転容量の調
節機能を有しておらず、エンジン負荷の増大に応じてコ
ンプレッサ負荷を低減することができない。したがって
、車両の加速性能や登板性能が悪化する。

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ｆｆｉ　ｌｌ１ｌ
ｌＩＩＩに加え、その容量を外部からエンジン負荷の状
態に応じて適正に制御するようにすることにより、可変
容量コンプレッサの機能を活用しながら、車両の加速性
能や登板性能を向上させることにある。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明の解決手段は、エン
ジンに駆動された電子制御式変速装置のパワーモードス
イッチが作・動じたときには、コンプレッサの内部容量
制御を一時的に禁止して、その容量を最小容量に固定保
持するようにしたものである。

具体的には、本発明の構成は、第１図に示すように、自
動車用字ｉｇＩ装ｅ１１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
に応じて開閉制卸する可変容量機構５０とを有し、車両
に搭載されたエンジン１２によって駆動される車両用字
ｍ装置の可変容量コンプレッサを外部から制御する外部
制御装置を対争とする。

そして、上記コンプレッサには、上記バイパス通路３９
が全開になるよう上記可変容量ｍ構５０を駆動して冷媒
吐出容量を最小に設定する最小容量設定機構ＳＶを設け
るものとする。

さらに、上記エンジンに駆動され、電子制御式自動変速
装置１０１をパワーモードに切換えるパワーモードスイ
ッチのオン操作時に、上記コンプレッサが最小容量に設
定されるよう上記最小容量状態礪＠ＳＶを駆動させる容
量制御手段１０３を設ける構成とする。

（作用） 以上の構成により、本発明では、車両の通常運転中には
可変容ｆｆ１ｔｌ＠５０により、車両の空調装置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、車両の走行中に運転考からの選択により、電子
制御式変速装置１０１のパワーモードスイッチ１０２が
オン状態に切換えられると、容量制御手段１０３により
強制的にバイパス通路３９が全開に、つまりコンプレッ
サ２の吐出容量が最小に設定されるよう最小容量設定機
構ＳＶが制御される。

したがって、通常の走行時には、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、電子
制御式変速装置１０１のパワーモードスイッチ１０２が
オンに切換えられたときには、コンプレッサ２の外部か
ら強制的にその内部容量制御が禁止されて、コンプレッ
サ２が最小容量状態に固定されるため、コンプレッサ負
荷を小さくして、その分エンジン出力を走行出力に配分
することができ、車両の加速性能等を向上させることが
できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明づ−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ｎ＠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、
車体のエンジンルーム前端部に配置され、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して膨張させ、冷媒の過熱
度を一定に制御する温度式自動膨張弁であるエキスパン
ションバルブ５ζ、車室内に配置され、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の感湿筒である。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の内部に円柱状の作
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
作動室２４の中心に対してオフセットして回転自在にｈ
ＭＨされた円柱状のロータ２７と、該ロータ２７にその
外周部から出没自在に支持され、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とを備えてなり、上記フロントハウジング２
５には上記作動室２４内に冷媒を吸入する吸入ポート２
１と、該吸入ポート２１に連通ずる吸入至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に連通ずる吐出室（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橢構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２
１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３
２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、円柱状
のパルプハウジング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、パルプハウジング３３のポ
ート３３ａおよび該ポート３３ａに接続される連通路３
７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、その内部の圧力はガス冷媒の吸入
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、
パルプハウジング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同士をハウジング３３
の中心線方向に対向させかつバイパス孔３９ａ、３９ａ
　（３９ｂ、３９ｂ）同士ヲハウジング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おり、こ
のハウジング３３の直径方向に対向するバイパス孔３９
ａ、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）ヘパ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内の冷媒吸入圧力にその内部のスプリング３８
のばね力を加えた付勢力よりも大きいときには、弁体３
４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３９８〜３９ｂ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
介して連通ずる第１および第２の２つの圧力室４２．４
３が内部に形成されたパルプハウジング４４と、該パル
プハウジング４４内に上記弁口４１を開閉可能に嵌装さ
れた弁体４５と、パルプハウジング４４の第２圧力室４
３内に嵌装され、該第２圧力室４３を吸入圧室４３ａと
大気圧室４３ｂとに区画形成するダイアフラム４６とを
備えてなり、上記ダイアフラム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内にはダイアフラム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
連通する方向）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
アプラム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内の大気圧にその内部の
スプリング４８のばね力を加えた付勢力よりも大きいと
きには、ダイアフラム４６を第４図で下方に移動させて
該ダイアフラム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、ダイアフラム４６を
同図で上方に移動させて弁口４１を開き、第１圧力至４
２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２
９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、その間弁動作に伴いスプール弁３
２における加圧室３６内の圧力を低下させてその弁体３
４を図で上方に移動させ、バイパス通路３９を問いてガ
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に連通ずる連通路４９と吸入室２９とは、ざらに連
通路５１で冷媒の流通可能に接続され、該連通路５１に
は連通路５１を開閉する常時閉の電磁弁Ｓ■が配設され
ており、電磁弁Ｓ■の閉状態では、上記可変容量機構５
０を作動させてコンプレッサ２を内部制御状態とする一
方、電磁弁Ｓ■を開いたときには、吸入室２９内の圧力
を中間圧力と等しくなるようにして、スプリング３５の
付勢力によってスプール弁３２の弁体３４を図で上昇端
位置に位置付け、バイパス通路３９を全開状態に保って
冷媒のバイパス量を最大に保持することにより、コンプ
レッサ２の容量を最小容量に設定するようにしている。

すなわち、上記電磁弁Ｓ■は、上記バイパス通路３９が
全開になるよう上記可変容量機Ｉａ５０を駆動して冷媒
吐出容量を最小に設定する最小容量設定Ｉｌ栂として様
能するものである。

なお、第４図において、５２は冷媒の急激な流れを緩和
するためのオリフィスである。

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が配置されており、該コントロー
ルユニット１００には、上記エンジン１２に駆動される
電子制御式変速装置（図示せず）を作動制御するための
変速装置制御用コントロールユニット１０１が信号の授
受可能に接続されている。該コントロールユニット１０
１は、通常のノーマルモードと、例えば加速時変速装置
のギヤ位置が第３速から４速へ切換えられる際に該３速
の維持時間が長く設定される等、通常のノーマルモード
に対し出力トルクが高くなるように設定されるパワーモ
ードとの２つの走行モードを選択可能に構成され、この
走行モードの切換えは、運転者の選択により、操作され
る常時ＯＦＦのパワーモードスイッチ１０２（第５図参
照）により実行される。第５図に示すように、該パワー
モードスイッチ１０２の可動接点１０２ａは接地され、
固定接点１０２ｂは電磁リレー１０３のソレノイド１０
３ａを介して正の電圧を印加する直流電源１０４に接続
されている。また、上記電磁リレー１０３の常時ＯＦＦ
のリレースイッチ１０３ｂは上記電磁弁Ｓ■のコイルを
介して接地されている。

以上の構成により、パワーモードスイッチ１０２がオン
に切換え操作されると、上記電磁リレー１０３が作動し
て電磁弁Ｓ■が開弁状態となり、その結果、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
小容量状態に強制的に設定される。よって、上記電磁リ
レー１０３は、電子制御式自動変速装置１０１のパワー
モードスイッチ１０２がオンの時に、上記コンプレッサ
２が最小容量に設定されるよう上記電磁弁（最小容量設
定機構）Ｓ■を制御する容量制御手段としての機能を有
するものである。

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、次いでコンプレッサ２に吸入され
、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、車両の通常走
行時には、電子制御式変速装置はノーマルモードに保持
され、パワーモードスイッチ１０２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１０の接点１０３ａは開かれ
ており、電磁弁ＳＶ側に電流が流れないので、コンプレ
ッサ２における電磁弁Ｓ■は閉弁状態に保たれ、その可
変容量機構５０の作動によりコンプレッサ２は容量制御
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、その間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させるように制御さ
れる。

これに対し、走行中に運転者により、上記電子制御式変
速装＠１０１をパワーモードにすべく上記パワーモード
スイッチ１０２がオンに切換えられると、常開接点１０
２ａが閉じられで電磁リレー１０３が作動し、電磁弁Ｓ
Ｖ側の回路に電流が流れて電磁弁ＳＶが開かれる。この
電磁弁ＳＶの開き作動により、吸入室２９が中間圧力状
態になって上記吸入室２９内の圧力と中間圧力とがバラ
ンスする結果、スプリング３８の付勢力によりスプール
弁３２の弁体３４が第４図で上昇端位置に位置付けられ
、バイパス通路３９の全開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大となり、このことに
よりコンプレッサ２の容量が最小容量に固定される。

したがって、こうして自動車の走行負荷が高く、電子制
御式変速装置１０１をパワーモードにするためのパワー
モードスイッチ１０２がオンに切換えられたときには、
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を最小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
を小さくして、その分エンジン出力の駆動輪への配合を
増大させることができ、車両の加速性能や登板性能等を
向上させることができる。

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た可変容量運転状態と最大容量
運転状態とに選択可能な可変容量コンプレッサとし、電
子制御式変速装置のパワーモードスイッチがオンに切換
えられたときには、上記コンプレッサの内部容量制御を
禁止して、その容量を最小容量状態に固定保持するよう
にしたことにより、車両の通常走行時には内部容母可変
型フンプレッサによる内部容量の自動制御を活かしつつ
、パワーモード走行時には、空調装置のコンプレッサの
駆動負荷を小さく制御して、コンプレッサに対するエン
ジン負荷の低減を最小にすることができ、車両の加速性
能や登板性能等を向上させることができるものである。

【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図以下の図面は本発明の実施例を示し、第２図は全
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図は電子制
御式変速装置の概略回路構成図である。 １・・・空調装置、２・・・コンプレツサ、２１・・・
吸入ポート、２２・・・吐出ポート、３９・・・バイパ
ス通路、５０・・・可変容吊橢構、Ｓ■・・・電磁弁（
最小容量設定ｉ＋’ｔ＞、ｉｏｏ・・・コントロールユ
ニット、１０１・・・電子制御式変速装置、１０２・・
・パワーモードスイッヂ、１０３・・・電磁リレー（容
量制御手段）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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、上記コンプレッサには、上記バイパス通路が
   全開になるよう上記可変容量機構を駆動して冷媒吐出容
   量を最小に設定する最小容量設定機構が設けられており
   、上記エンジンに駆動される電子制御式自動変速装置を
   パワーモードに切換えるパワーモードスイッチのオン操
   作時に、上記コンプレッサが最小容量に設定されるよう
   上記最小容量設定機構を作動させる容量制御手段を備え
   てなる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。