JPS63235122A - 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
ら制御する制御装置に関するものである。

（従来の技術） 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凝縮するコンデン
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市烹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、電磁クラッチ機構のＯＦ
Ｆ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、高地等の大気の圧力が低いところで走行する場
合、エンジンの吸気の密度が低くなるためにエンジンの
出力が低下する。さらに、高地等では、通常気温が低い
のでｖｉ房を行う必要があるのに加えて、除霜のために
空調装置をも同時に運転することが多い。したがって、
かかる場合には、コンプレッサへの負荷をできるだけ小
さくして、エンジン負荷を低減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、気圧の低下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、車両の走行のた
めの駆動出力が小さくなってその走行性能が悪化する。

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量制御に加え、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
ぼ能を活用しながら、車両の高地等での走行性能を力よ
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、気圧
が所定値よりも低くなっ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図に水すように、自
ｖＪ車用空調装置１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空調装
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
装置を対象とする。

また、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機構５０を駆動して冷媒吐
出容量を最小に設定する最小容堡設定別＠ＳＶを設ける
ものとする。

さらに、大気の圧力を検出する気圧検出手段ＰＳと、該
気圧検出手段ＰＳの出力を受け、気圧が所定値よりも低
いとき上記コンプレッサ２が最小容量に設定されるよう
上記最小容量設定ａＭ！ＩＳＶ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、車両の通常運転中には
可変容量Ｉｓ構５０により、車両の空調装＠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
吊が調節され、高い効率でもって冷房運転が行われる。

そして、高地等における車両の走行時等、気圧が低下し
て所定値よりも低くなったとき、気圧検出手段ＰＳの出
力を受けて容量制御手段１１０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Ｓ■が制御され
る。

したがって、通常の走行時において、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すことが
できるとともに、気圧が所定値よりも低下したときには
、コンプレッサ２の外部から強制的にその内部容重制御
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
ンジン負荷を低減して気圧の低下によるエンジン出力の
低下を補うことができ、車両の走行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ＷＡ装置であって、咳空Ｆｌ装置
１は、車載された電子燃料噴射式エンジン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ｖＪ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パルプ５と、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の基本
的な栴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￥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に連通ずる吸入室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
チ機Ｍ４１３に連結されており、電磁クラッチ［４１３
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、該パルプハウジング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に接続される連通路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、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、３
９ａ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３９ａ〜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バルブハウジング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、バルブハウジング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
連通ずる方向）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圧力至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圧力全４
２と吸入室２９とを連通さゼ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
容量を最人容堡に保つ一方、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４Ｑ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
がま四人したときに、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と吸入全２９とは、さらに連
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を開閉する常時開の電磁弁ＳＶが配設され
ており、電磁弁Ｓ■の閉状態では、上記可変容ｆｆ１ｔ
ｉ構５０を作動さゼてコンプレッサ２を内部制御状態と
する一方、電磁弁ＳＶ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ＳＶ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ぼ構として
機能するものである。

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にはエンジン１２への燃料供給量を制
御するためのＥＧＩコン１−ロールユニット１０１が制
御信号の入力可能に接続されている。該コントロールユ
ニット１０１には、第５図に示すように、ベローズ等の
利用により大気の圧力を検出し気圧が所定値以下に低下
すると０Ｎｆｌｌ’動する気圧検出手段としての圧力ス
イッチＰＳが信号の入力可能に接続されている。すなわ
ち、大気圧の低下によりこの圧力スイッチＰＳがＯＮ作
動したときには、ＥＧＩコントロールユニット１０１に
より、エンジン１２への燃料供給量を気圧の低下に伴う
吸気密度の減少に応じて増量補正するようになされてい
る。

一方、上記空調装置の外部制御用コントロールユニット
１００には、直流電圧を増幅するためのコンパレータ１
０６が配置されており、該コンパレータ１０６の負入力
端子１０６ａには上記圧力スイッチＰＳからＥＧＩコン
トロールユニット１０１への出力信号の一部が入力可能
に接続されている。また、その正入力端子１０６ｂは正
の直流電源およびアース側にそれぞれ抵抗体を介して接
続され、その出力端子１０６ｃは抵抗体を介してトラン
ジスタ１０７のベース１０７ａに接続されている。該ト
ランジスタ１０７のコレクタ１０７ｂはに磁リレー１０
８のソレノイド１０８ａを介して正の直流電源に、その
エミッタ１０７ｃはアース側にそれぞれ接続されている
。そして、上記電磁リレー１０８の常時ＯＦＦのリレー
スイッチ１０８ｂは上記電磁弁ＳＶのコイルを介して接
地されている。以上により、気圧が所定値よりも低くな
ると、圧力スイッチＰＳのＯＮ作動により、コンパレー
タ１０６、トランジスタ１０７および電磁リレー１０８
が順次作動して、電磁弁Ｓ■が開弁状態となり、上記可
変容量＾栴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うに構成されて
いる。よって、上記コンパレータ１０６、トランジスタ
１０７および電磁リレー１０８により、圧力スイッチ（
気圧検出手段）ＰＳの出力を受け、て、気圧が所定値よ
りも低いときに、上記コンプレッサ２が最小容量に設定
されるよう上記最小容量設定ＩＩｌ構５０を作動させる
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パルプ５で＃＠Ｉ、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、自動車の平地
走行時には、圧力スイッチＰＳはＯＦＦ状態であり、コ
ンパレータ１０６および電磁リレー１０８も作動しない
ので、コンプレッサ２における電磁弁ＳＶ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Ｖレギル−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３
９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させる
ように制御される。

これに対し、自ｖＪ車が高地等に移行して気圧が所定値
よりも低くなると、圧力スイッチＰＳが０Ｎｆｉ″動し
て、コンパレータ１０６、トランジスタ１０７および電
磁リレー１０８が順次作動し、電磁弁Ｓ■が開かれる。

この電磁弁Ｓ■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ｆＲ［−力
とがバランスする結果、スプリング３．８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側へのバイパス母が最大となり
、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、こうして気圧が所定値よりも低いときには
、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、その分エンジン負荷を低減して吸気密
度の低下によるエンジン出力の低下を補うことができ、
高地に。

おける車両の走行性能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。

また、気圧検出手段としては、ベローズ式のほか、半導
体のピエゾ効果を利用したもの、表面弾性波を利用した
もの等があり、いずれを用いてもよいことはいうまでも
ない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によると、車両用字ＷＡ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小容
量運転状態とに選択可能な可　′変容量コンプレッサと
し、高地等で気圧が所定値よりも低いときには、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
容量状態に固足保持するようにしたことにより、車両の
平地走行時等における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、高地における走行
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、その分、エンジン負荷を低減して吸気密度の減
少によるエンジン出力の低下を補うことができ、よって
、高地等での車両の走行性能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全握構を示す
展開断面図、第４図はその模式断面図、第５図は空調装
置の外部制御用コントロールユニットの概略回路構成図
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、５ｏ・・・可変容量機構、ＳＶ・・・電磁弁（
最小容量設定前槽）、１０ｏ・・・コントロールユニッ
ト、１１０・・・容量制御手段、ＰＳ・・・圧力スイッ
チ（気圧検出手段）。

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つ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いる
   とともに、大気の圧力を検出する気圧検出手段と、該気
   圧検出手段の出力を受け、気圧が所定値よりも低いとき
   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とを備えてなる
   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
   。