JPWO2009025208A1 - 可変容量圧縮機の容量制御システム及び表示装置 - Google Patents

Abstract

可変容量圧縮機の容量制御システムは、外部情報検知手段からの外部情報に基づいて吸入圧力領域の圧力を制御対象として目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段と、外部情報に基づいて可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作している状態の吸入圧力を推定する吸入圧力推定手段と、吸入圧力推定手段で推定された吸入圧力と目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力とに基づいて、可変容量圧縮機が最大吐出容量状態で運転されているのか、又は、吐出容量制御状態で運転されているのかを判定する吐出容量判定手段を有する。

Description

本発明は、空調システムに適用される可変容量圧縮機の容量制御システム及び表示装置に関する。

例えば、車両用空調システムに用いられる往復動型の可変容量圧縮機は、ハウジングを備え、ハウジングの内部には吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成される。クランク室内を延びる駆動軸には斜板が傾動可能に連結される。斜板を含む変換機構は、駆動軸の回転をシリンダボア内に配置されたピストンの往復運動に変換する。ピストンの往復運動は、吸入室からシリンダボア内への作動流体の吸入、吸入した作動流体の圧縮及び圧縮された作動流体の吐出室への吐出工程を実行する。
ピストンのストローク長、即ち圧縮機の吐出容量は、クランク室の圧力（制御圧力）を変化させることにより可変となり、吐出容量を制御するために、吐出室とクランク室とを連通する給気通路には容量制御弁が配置され、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路には絞りが配置される。
吐出容量の制御には吸入圧力制御がある。吸入圧力制御を実行するため、容量制御弁には、吸入室の圧力（吸入圧力）を感知するための感圧部材を内蔵するものがある。このような容量制御弁を用いた可変容量圧縮機では、吸入圧力が、設定吸入圧力に近付くように感圧部材によって機械的にフィードバック制御（吸入圧力制御）される。

より詳しくは、感圧部材は、例えば、ベローズ若しくはダイアフラムにより構成される。ベローズを用いた感圧部材の場合、真空又は大気圧に保たれたベローズの内側に圧縮コイルばねが配置され、ベローズの一端には、外側から吸入圧力が作用する。従って、感圧部材としてのベローズは、吸入圧力の減少に伴い伸長しようとする。
容量制御弁の弁体は、ソレノイドの電磁力とともに、感圧部材としてのベローズが伸長しようとして発生する押圧力が作用するよう配置されている。そして、ソレノイドへの通電量が一定の場合、吸入圧力が通電量に対応して定まる設定吸入圧力にて一定になるよう、容量制御弁の開度が変化する。
そして、文献１（特開平10-38717号公報）は、吸入圧力制御中の可変容量圧縮機のトルクを検知する方法を開示している。文献１によれば、容量制御弁のソレノイドに対する通電量と外気温度とから可変容量圧縮機のトルクが演算される。演算された可変容量圧縮機のトルクは、車両のエンジン回転数制御に用いられる。
ここで、吸入圧力制御では、設定吸入圧力に基づいて容量制御弁のソレノイドへの通電量（容量制御信号）が決定される。実際の吸入圧力が設定吸入圧力に比べてある程度高い場合、決定された通電量を供給すると、可変容量圧縮機の吐出容量が最大値になることがある。

この最大値は、変換機構の斜板の傾きが限界に達するという機械的な制約により決定される。吐出容量が最大値になると、当然のことながら、ソレノイドへの通電量を調整しても、吐出容量を更に増大させることは不可能である。それにもかかわらず、従来は、吐出容量が最大になる通電量（最大容量通電量）を超えて、ソレノイドへの通電が行われていた。これは、吐出容量の最大値に機械的制約があることを考慮せずに、設定吸入圧力のみを考慮して、ソレノイドへの通電量が決定されていたことによる。
最大容量通電量を超えてソレノイドへ通電されている場合、ソレノイドへの通電量と、可変容量圧縮機のトルクとの相関がなくなる。このように相関がなくなると、文献１の可変容量圧縮機のトルク検知方法においては正確なトルクを演算することができなくなる。
この結果として、例えば、車両のアイドリング時において、エンジン回転数の制御が不安定になったり、エンジンストールが発生する虞がある。
加えて、可変容量圧縮機の正確なトルクの演算を行うことができなければ、可変容量圧縮機を空調システムに採用した当初の目的の達成も困難になる。この目的とは、地球温暖化対策の一環として、空調システムや車両の消費動力を削減し、省エネを図ることである。

本発明の第一の目的は、可変容量圧縮機が最大吐出容量状態で運転されているのか、吐出容量制御状態で運転されているのか、といった可変容量圧縮機の運転状態を判定し得る可変容量圧縮機の容量制御システムを提供することにある。
本発明の第二の目的は、可変容量圧縮機が最大吐出容量状態で運転されている場合を含めて、可変容量圧縮機の駆動負荷を常に精度良く演算可能な可変容量圧縮機の容量制御システムを提供することにある。
本発明の第三の目的は、より簡単な構造で吸入圧力制御を行い得る可変容量圧縮機の容量制御システムを提供することにある。
本発明の第四の目的は、ユーザーに対して演算で得た駆動負荷を視覚的に認識させることができ、その結果、空調システムに対する環境意識の高揚に寄与し得る表示装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、請求項１の本発明によれば、空調システムの冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器とともに介挿され、制御圧力の変化に基づいて容量が変化する可変容量圧縮機の容量制御システムであって、前記冷凍サイクルの吐出圧力領域の何れかの部位における前記冷媒の圧力を吐出圧力とすると共に、前記冷凍サイクルの吸入圧力領域の何れかの部位における前記冷媒の圧力を吸入圧力とし、前記制御圧力を変化させることにより前記可変容量圧縮機の容量を調整可能な容量制御弁と、前記冷凍サイクルに関連する一つ以上の外部情報を検知するための外部情報検知手段と、前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力を制御対象として目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段とを具備し、前記制御圧力を変化させて前記吸入圧力領域の圧力を前記目標吸入圧力とするべく前記可変容量圧縮機から吐出される冷媒の吐出容量を調整する可変容量圧縮機の容量制御システムにおいて、前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作している状態の前記吸入圧力領域の圧力を推定する吸入圧力推定手段と、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力と前記目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力とに基づいて、前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作しているか、又は、前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作しているかを判定する吐出容量判定手段とを備えたことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。

請求項２の本発明によれば、前記吐出容量判定手段は、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力と前記目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力とを比較して、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力が前記目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力よりも高い場合に前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作していると判定し、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力が前記目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力よりも低い場合に前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると判定することを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。
請求項３の本発明によれば、前記目標吸入圧力設定手段では、前記目標吸入圧力を基準として閾値を設定し、前記吐出容量判定手段では、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力と前記目標吸入圧力設定手段で設定された閾値とを比較して、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力が前記目標吸入圧力設定手段で設定された閾値よりも高い場合に前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作していると判定し、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力が前記目標吸入圧力設定手段で設定された閾値よりも低い場合に前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると判定することを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。

請求項４の本発明によれば、前記目標吸入圧力設定手段では、前記目標吸入圧力を基準として上限閾値及び下限閾値を設定し、前記吐出容量判定手段では、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力と前記目標吸入圧力設定手段で設定された前記閾値とを比較して、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力が前記目標吸入圧力設定手段で設定された上限閾値よりも高い場合に前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作していると判定し、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力が前記目標吸入圧力設定手段で設定された下限閾値よりも低い場合に前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していることを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。
請求項５の本発明によれば、前記吐出容量判定手段は、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力が前記上限閾値と前記下限閾値との間にある状況において、前記目標吸入圧力が前記上限閾値と前記下限閾値との間に設定された判定値以上の場合に前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作していると判定し、前記目標吸入圧力が前記判定値未満の場合に前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると判定することを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。

請求項６の本発明によれば、車速を検知する前記外部情報検知手段としての車速検知手段及び／又は前記可変容量圧縮機の回転数に相当する物理量を検知する前記外部情報検知手段としての回転数検知手段で検知された外部情報によって前記判定値を変更可能としたことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。
請求項７の本発明によれば、前記外部情報検知手段としての熱負荷検知手段で検知された外部情報によって前記判定値を変更可能としたことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。
請求項８の本発明によれば、前記吸入圧力推定手段は、前記可変容量圧縮機の吐出圧力領域の圧力を演算する前記外部情報検知手段としての吐出圧力演算手段と、前記熱負荷検知手段と、前記回転数検知手段で検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力を推定することを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。
請求項９の本発明によれば、前記吐出圧力演算手段は、前記可変容量圧縮機の吐出圧力領域から冷凍サイクルの膨張器に至る高圧領域の圧力を検知する圧力検知手段で検知された外部情報に基づいて前記吐出圧力領域の圧力を演算することを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。

請求項１０の本発明によれば、前記膨張器としての温度自動膨張弁を備えると共に、前記圧力検知手段で検知された外部情報に基づいて前記蒸発器の出口領域の過熱度を演算する過熱度演算手段を備え、前記吸入圧力推定手段は、前記過熱度演算手段で演算された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力を推定することを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。
請求項１１の本発明によれば、前記蒸発器の出口領域から前記可変容量圧縮機の吸入圧力領域の過熱度を検知する前記外部情報検知手段としての過熱度検知手段を備え、前記吸入圧力推定手段は、前記過熱度検知手段で検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力を推定することを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。
請求項１２の本発明によれば、前記目標吸入圧力設定手段で設定される閾値、上限閾値又は下限閾値と、閾値、上限閾値又は下限閾値の基準となる前記目標吸入圧力との圧力差は、この目標吸入圧力に基づいて変化することを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。

請求項１３の本発明によれば、前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算する駆動負荷演算手段を備え、前記吐出容量判定手段において前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作していると判定された場合は、前記駆動負荷演算手段における第一駆動負荷演算式で前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算し、前記吐出容量判定手段において前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると判定された場合は、前記駆動負荷演算手段における第二駆動負荷演算式で前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算することを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。
請求項１４の本発明によれば、前記駆動負荷演算手段における第一駆動負荷演算式は、前記吐出圧力演算手段で演算された前記吐出圧力領域の圧力と、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力を変数として含むことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。

請求項１５の本発明によれば、前記駆動負荷演算手段における第二駆動負荷演算式は、前記吐出圧力演算手段で演算された前記吐出圧力領域の圧力と、前記目標吸入圧力設定手段で設定された前記目標吸入圧力を変数として含むことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。
請求項１６の本発明によれば、前記駆動負荷演算手段における第二駆動負荷演算式は、前記吐出圧力演算手段で演算された前記吐出圧力領域の圧力と、前記目標吸入圧力設定手段で設定された前記目標吸入圧力との圧力差を変数として含むことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。

請求項１７の本発明によれば、空調システムの冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器とともに介挿され、制御圧力の変化に基づいて容量が変化する可変容量圧縮機の容量制御システムであって、前記冷凍サイクルの吐出圧力領域の何れかの部位における前記冷媒の圧力を吐出圧力とすると共に、前記冷凍サイクルの吸入圧力領域の何れかの部位における前記冷媒の圧力を吸入圧力としたときに、前記吐出圧力を受けるとともに、前記吐出圧力と対向する方向にて前記吸入圧力及びソレノイドの電磁力を受けて弁孔を開閉可能な弁体を有し、前記弁孔を開閉して前記制御圧力を変化させることにより前記可変容量圧縮機の容量を調整可能な容量制御弁と、前記冷凍サイクルに関連する一つ以上の外部情報を検知するための外部情報検知手段と、前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力を制御対象として目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段とを具備し、前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記容量制御弁の開度を調整して、前記制御圧力を変化させることで前記可変容量圧縮機から吐出される冷媒の吐出容量を調整する可変容量圧縮機の容量制御システムにおいて、前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記可変容量圧縮機の吐出圧力領域の圧力を演算する吐出圧力演算手段と、前記吐出圧力演算手段で演算された前記吐出圧力領域の圧力及び前記目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力に基づいて吐出容量制御信号を演算する制御信号演算手段と、前記制御信号演算手段によって演算された吐出容量制御信号に基づいて前記容量制御弁のソレノイドに電流を供給するソレノイド駆動手段と、前記可変容量圧縮機の吐出容量を判定する吐出容量判定手段と、前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算する駆動負荷演算手段とを備えたことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。

請求項１８の本発明によれば、前記駆動負荷演算手段は、前記吐出容量判定手段において前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作していると判定された場合は、第一駆動負荷演算式で前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算し、前記吐出容量判定手段において前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると判定された場合は、第二駆動負荷演算式で前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算することを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。
請求項１９の本発明によれば、前記駆動負荷演算手段は、演算で得た前記可変容量圧縮機の駆動負荷を車両側エンジン制御装置に出力することを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。
請求項２０の本発明によれば、前記可変容量圧縮機は、内部に吐出室、クランク室、吸入室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、前記吐出室と前記クランク室とを連通する給気通路と、前記吸入室と前記クランク室とを連通する抽気通路とを備え、前記容量制御弁は、前記給気通路及び前記抽気通路のうち一方に介挿されていることを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される。
請求項２１の本発明によれば、可変容量圧縮機の容量制御システムに用いられる表示装置であって、前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると前記吐出容量判定手段が判定された場合に、省動力作動状態であることを視覚情報として認識可能に表示することを特徴とする表示装置が提供される。

請求項２２の本発明によれば、冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器を配置すると共に制御圧力の変化に基づいて容量が変化する可変容量圧縮機を配置してなる空調システムの冷凍サイクルに用いられる表示装置であって、前記制御圧力を変化させることにより前記可変容量圧縮機の容量を調整可能な容量制御弁と、前記冷凍サイクルに関連する一つ以上の外部情報を検知するための外部情報検知手段と、前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力を制御対象として目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段と、前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算する駆動負荷演算手段とを具備した可変容量圧縮機の容量制御システムに用いられ、前記駆動負荷演算手段からの駆動負荷信号を視覚情報として認識可能に表示することを特徴とする表示装置が提供される。
請求項２３の本発明によれば、前記可変容量圧縮機の容量制御システムが可変容量圧縮機の吐出容量を判定する吐出容量判定手段を備えていることを特徴とする表示装置が提供される。
請求項２４の本発明によれば、前記吐出容量判定手段は、前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作している状態であるか、又は、前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作している状態であるかを判定することを特徴とする表示装置が提供される。

請求項２５の本発明によれば、前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると前記吐出容量判定手段が判定された場合に、省エネ作動状態であることを視覚情報として認識可能に表示することを特徴とする表示装置が提供される。
請求項１及び請求項２の可変容量圧縮機の容量制御システムによれば、可変容量圧縮機が最大吐出容量状態で運転されているのか、吐出容量制御状態で運転されているのかを判定することができる。この情報を、例えば、車両のエンジンの回転数を安定させる制御等に活用することが可能になるうえ、地球温暖化対策の一環である省エネに貢献することができる。
請求項３の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、目標吸入圧力設定手段において目標吸入圧力を基準とした閾値が設定される。これにより、可変容量圧縮機の運転状態を確実に判定し得る領域が設定される。
請求項４の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、目標吸入圧力設定手段において目標吸入圧力を基準とした上限閾値及び下限閾値が設定される。これにより、可変容量圧縮機が最大吐出容量状態で運転されているのか、吐出容量制御状態で運転されているのかを確実に判定し得る領域が設定される。

請求項５〜７の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、可変容量圧縮機が最大吐出容量状態で運転されているのか、吐出容量制御状態で運転されているのかを確実に判定し得ない領域においても、判定精度の向上が実現される。
請求項８〜１２の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、可変容量圧縮機が最大吐出容量状態で運転されているのか、吐出容量制御状態で運転されているのかをより一層確実に判定される。
請求項１３〜１６の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、吸入圧力を制御対象とした可変容量圧縮機の駆動負荷の演算精度が高められる。
請求項１７及び１８の可変容量圧縮機の容量制御システムによれば、より簡単な構造で吸入圧力制御を行うことができ、加えて、可変容量圧縮機の駆動負荷の演算精度を高められる。
請求項１９の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、演算精度が向上した可変容量圧縮機の駆動負荷信号が車両側エンジン制御装置に入力される。この結果、この可変容量圧縮機の容量制御システムは、エンジン制御の安定化に大いに貢献する。

請求項２０の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、可変容量圧縮機が往復動型である。斜板要素の最小傾角で規定されるこの可変容量圧縮機のピストンのストロークは非常に小さく設定可能であり、可変容量圧縮機の最小吐出容量を非常に小さくすることが可能である。このため、可変容量圧縮機の吐出容量の機械的な可変範囲を広くすることが可能である。この結果として、この容量制御システムによれば、目標吸入圧力を設定することにより吸入圧力の制御範囲を拡大した効果が十分に発揮される。
請求項２１〜２５の表示装置によれば、空調使用時において、可変容量圧縮機の省エネが促進され、且つ、空調システムに対するユーザーの環境意識が高まる。

本発明は、以下の詳細な説明及び添付の図面によってより十分に理解されるけれども、図面は一例であって本発明を限定するものではない。

一実施形態に係る車両用空調システムの冷凍サイクルの概略構成を可変容量縮機の縦断面とともに示す説明図、 図１の可変容量圧縮機における容量制御弁の接続状態を示す断面説明図、 図１の容量制御弁における制御電流と目標吸入圧力との関係を示すグラフ、 図１の可変容量圧縮機を含む冷凍サイクルに用いる温度自動膨張弁を示す断面説明図、 図４の温度自動膨張弁の過熱度特性を示すグラフ、 一実施形態の容量制御システムの概略構成を示すブロック図、 図４の温度自動膨張弁の入口圧力に対する過熱度の変化特性を示すグラフ、 一実施形態の容量制御システムにおける駆動負荷演算に用いる外部情報を示すブロック図、 他の実施形態に係る車両用空調システムの冷凍サイクルの概略構成を可変容量縮機の縦断面とともに示す説明図、 図９の可変容量圧縮機における容量制御弁の接続状態を示す断面説明図、 図９の容量制御弁における制御電流と目標吸入圧力との関係を示すグラフ、 他の実施形態の容量制御システムの概略構成を示すブロック図、 図１２の容量制御システムが実行する吸入圧力制御ルーチンを示すフローチャート、そして、 図１３の吸入圧力制御ルーチンに含まれる目標吸入圧力設定ルーチンのフローチャートである。

＜符号の説明＞
１００：可変容量圧縮機
１０１：ハウジング
１０１ａ：シリンダボア
１０５：クランク室
１０６：駆動軸
１３０：ピストン
１４０：吸入室
１４２：吐出室
２００，３００：容量制御弁
２０２，３０１ａ：弁孔
２０４，３０４：弁体
２１５，３１５：ソレノイドユニット（ソレノイド）
３５０，４００：制御装置
３５１，４２０：目標吸入圧力設定手段
３５２：制御信号演算手段
４０１：蒸発器目標温度設定手段（外部情報検知手段）
４０２：温度センサ（蒸発器温度検知手段；外部情報検知手段）
４０３：圧力センサ（吐出圧力検知手段；外部情報検知手段）
４０４：外気温度センサ（外部情報検知手段）
４０５：車内温度センサ（外部情報検知手段）
４０６：蒸発器ファン電圧検知手段（外部情報検知手段）
４０８：エンジン回転数センサ（圧縮機回転数検知手段；外部情報検知手段）
４１０：制御電流演算手段
４１１：ソレノイド駆動手段
４２１：吐出圧力演算手段
４２２：過熱度演算手段
４２３：吸入圧力推定手段
４２４：吐出容量判定手段
４２５：駆動負荷演算手段
４６０：表示装置

以下、本発明に係る可変容量圧縮機の容量制御システムを図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図８は本発明に係る可変容量圧縮機の容量制御システムの一実施形態を示している。この実施形態では、本発明に係る可変容量圧縮機の容量制御システムＡを車両用空調システムの冷凍サイクルに採用した場合を示している。
図１に示すように、車両用空調システムの冷凍サイクル１０は、作動流体としての冷媒が循環する循環路１２を備えている。この循環路１２には、可変容量圧縮機１００、放熱器（凝縮器）１４、膨張器（温度自動膨張弁）１６及び蒸発器１８が冷媒の流動方向に沿って順次配置されている。可変容量圧縮機１００が作動されて冷媒の吸入工程、吸入した冷媒の圧縮工程及び圧縮した冷媒の吐出工程からなる一連のプロセスを行うと、循環路１２を冷媒が循環するようになっている。
蒸発器１８は、車両用空調システムの空気回路の一部も構成しており、蒸発器１８を通過する空気流は、蒸発器１８内の冷媒によって気化熱を奪われることで冷却される。

可変容量圧縮機１００は、例えば斜板式のクラッチレス圧縮機であり、複数のシリンダボア１０１ａを有するシリンダブロック１０１を備えている。このシリンダブロック１０１の一端にはフロントハウジング１０２が連結されており、シリンダブロック１０１の他端には、バルブプレート１０３を介してリアハウジング（シリンダヘッド）１０４が連結されている。
シリンダブロック１０１及びフロントハウジング１０２で囲まれる内部はクランク室１０５として形成されており、このクランク室１０５内を縦断して駆動軸１０６が配置されている。駆動軸１０６は、同じくクランク室１０５内に配置された環状の斜板１０７を貫通している。斜板１０７は、駆動軸１０６に固定されたロータ１０８と連結部１０９を介してヒンジ結合されている。従って、斜板１０７は、駆動軸１０６に沿って移動しながら傾動可能である。
駆動軸１０６のロータ１０８と斜板１０７との間に位置する部分には、斜板１０７を最小傾角に向けて付勢するコイルばね１１０が装着されている。一方、斜板１０７を挟んで反対側の部分、即ち駆動軸１０６の斜板１０７とシリンダブロック１０１との間に位置する部分には、斜板１０７を最大傾角に向けて付勢するコイルばね１１１が装着されている。

駆動軸１０６のフロントハウジング１０２側の端部は、フロントハウジング１０２に外側に向けて形成したボス部１０２ａを貫通して外部に突出している。この駆動軸１０６の端部には、動力伝達装置としてのプーリ１１２が連結されている。プーリ１１２は、ボール軸受１１３を介してボス部１０２ａに回転自在に支持されており、このプーリ１１２と外部駆動源としてのエンジン１１４との間にはベルト１１５が架け回されている。
ボス部１０２ａの内側には軸封装置１１６が配置され、軸封装置１１６はフロントハウジング１０２の内部と外部とを遮断している。駆動軸１０６はラジアル方向及びスラスト方向にベアリング１１７，１１８，１１９，１２０によって回転自在に支持されている。エンジン１１４からの動力がプーリ１１２に伝達されたとき、駆動軸１０６はプーリ１１２の回転と同期して回転可能である。
シリンダボア１０１ａ内にはピストン１３０が配置されており、ピストン１３０には、クランク室１０５内に突出するテール部が一体に形成されている。テール部に形成された凹所１３０ａ内には一対のシュー１３２が配置され、これらのシュー１３２は斜板１０７の外周部に対して挟み込むように摺接している。従って、シュー１３２を介してピストン１３０と斜板１０７とは互いに連動し、駆動軸１０６の回転によってピストン１３０がシリンダボア１０１ａ内を往復動する。

リアハウジング１０４には、吸入室１４０及び吐出室１４２が区画形成されている。吸入室１４０は、バルブプレート１０３に設けられた吸入孔１０３ａを介してシリンダボア１０１ａと連通可能である。吐出室１４２は、バルブプレート１０３に設けられた吐出孔１０３ｂを介してシリンダボア１０１ａと連通可能である。吸入孔１０３ａ及び吐出孔１０３ｂは、図示しない吸入弁及び吐出弁によってそれぞれ開閉される。
シリンダブロック１０１の側部にはマフラ１５０が設けられている。マフラケーシング１５２は、シリンダブロック１０１に一体に形成されたマフラベース１０１ｂに図示しないシール部材を介して接合されている。マフラケーシング１５２及びマフラベース１０１ｂはマフラ空間１５４を形成している。マフラ空間１５４は、リアハウジング１０４、バルブプレート１０３及びマフラベース１０１ｂを貫通する吐出通路１５６を介して吐出室１４２と連通している。
マフラケーシング１５２には吐出ポート１５２ａが形成され、マフラ空間１５４には吐出通路１５６と吐出ポート１５２ａとの間を遮るように逆止弁１８０が配置されている。
具体的には、逆止弁１８０は、吐出通路１５６側の圧力とマフラ空間１５４側の圧力との圧力差に応じて開閉する。逆止弁１８０は、圧力差が所定値より小さい場合閉作動し、圧力差が所定値より大きい場合開作動する。

したがって吐出室１４２は、吐出通路１５６、マフラ空間１５４及び吐出ポート１５２ａを介して循環路１２の往路部分と連通可能であり、マフラ空間１５４は逆止弁１８０によって断続される。一方、吸入室１４０は、リアハウジング１０４に形成された吸入ポート１０４ａを介して循環路１２の復路部分と連通している。
この可変容量圧縮機１００の容量制御弁（電磁制御弁）２００は、リアハウジング１０４に収容されている。容量制御弁２００は給気通路１６０に配置されている。給気通路１６０は、吐出室１４２とクランク室１０５との間を連通するように、リアハウジング１０４からバルブプレート１０３を経てシリンダブロック１０１にまで亘って形成されている。
一方、吸入室１４０は、クランク室１０５と抽気通路１６２を介して連通している。抽気通路１６２は、駆動軸１０６とベアリング１１９，１２０との間の隙間、空間１６４及びバルブプレート１０３に形成された固定オリフィス１０３ｃにより構成されている。
また、吸入室１４０は、リアハウジング１０４に形成された感圧通路１６６を通じて、給気通路１６０とは独立して容量制御弁２００に接続されている。

より詳述すれば、図２に示すように、容量制御弁２００は、弁ユニットと弁ユニットを開閉作動させる駆動ユニットとを有する。弁ユニットは、円筒状の弁ハウジング２０１を有し、この弁ハウジング２０１の図示下端部側には弁孔２０２が形成されている。この弁孔２０２は、出口ポート２０１ｂ及び給気通路１６０の下流側部分を介してクランク室１０５と連通し、且つ、弁ハウジング２０１の図示下端部に形成された弁室２０３に開口している。
弁室２０３内には、円柱状の弁体２０４が収容されている。この弁体２０４は、弁室２０３内を弁ハウジング２０１の軸線方向に移動可能であり、弁ハウジング２０１の端面に当接することで弁孔２０２を閉塞可能である。すなわち、弁ハウジング２０１の端面は弁座として機能する。
また、弁ハウジング２０１の外周面には入口ポート２０１ａが形成されている。この入口ポート２０１ａは、給気通路１６０の上流側部分を介して吐出室１４２と連通する。この入口ポート２０１ａも弁室２０３に開口しており、弁室２０３、弁孔２０２及び出口ポート２０１ｂを通じて、吐出室１４２とクランク室１０５とは連通可能となっている。

さらに、弁ハウジング２０１の図示上端部側には感圧室２０６が配置されており、この感圧室２０６は、感圧ポート２０７及び感圧通路１６６を介して吸入室１４０と連通している。
弁体２０４は、弁体本体に一体且つ同軸に形成されて感圧室２０６内に突出する感圧ロッド２０４ａを有している。この感圧ロッド２０４ａは、弁ハウジング２０１によって摺動可能に支持されている。
感圧室２０６は、弁ハウジング２０１に形成された凹部２０１ｄをキャップ２０８で閉塞することにより形成されている。感圧室２０６にはベローズ２１２が収容され、ベローズ２１２の内部は真空に維持されている。またベローズ２１２の内部にはばね２１０を配置されている。ベローズ２１２は、吸入室１４０の圧力を受けて感圧部材として機能する。
ベローズ２１２の図示下端部は弁体２０４の感圧ロッド２０４ａに当接している。ベローズ２１２の図示上端部はガイド２１１によって支持され、ガイド２１１はキャップ２０８によって摺動可能に支持されている。キャップ２０８とガイド２１１との間には強制開放ばね２１３が配置され、強制開放ばね２１３は、ベローズ２１２を常時開弁方向に押圧する。弁ハウジング２０１の凹部２０１ｄへのキャップ２０８の圧入量は、容量制御弁２００が所定の動作をするように調整される。

一方、駆動ユニットは、弁ハウジング２０１の図示下端側に連結されたソレノイドユニット２１５である。駆動ユニットは、弁ハウジング２０１に同軸的に連結された円筒状のソレノイドハウジング２２１と、ソレノイドハウジング２２１の弁ハウジング２０１とは反対側の開口端を閉塞するエンドキャップ２２２とを備えている。
ソレノイドハウジング２２１の軸心上にはスリーブ２２３が配置されている。スリーブ２２３は有底の円筒状をなし、弁ハウジング２０１側に開口端を有する。スリーブ２２３の開口端から中央にかけての部分には、固定コア２２４が収容されている。エンドキャップ２２２側のスリーブ２２３の閉塞端と固定コア２２４との間には、コア収容空間２２５が形成され、コア収容空間２２５には可動コア２２６が軸方向に移動可能に収容されている。固定コア２２４と可動コア２２６との間には所定の隙間が設けられている。
固定コア２２４の軸心に位置する挿通孔２２４ａには、ソレノイドロッド２２７が配置されている。弁室２０３側のソレノイドロッド２２７の端部は、弁体２０４に一体的に連結されている。ソレノイドロッド２２７の他端は、コア収容空間２２５に突出し、可動コア２２６に形成された貫通孔に嵌合固定されている。これにより、可動コア２２６とソレノイドロッド２２７とは一体的に動作するようになっている。可動コア２２６とスリーブ２２３の閉塞端との間には、可動コア２２６及びソレノイドロッド２２７を常時閉弁方向に押圧するばね２３０が配置されている。

ソレノイドハウジング２２１内におけるスリーブ２２３の周囲には、ボビン２２８に巻回されたコイル２２９が配置されている。ボビン２２８及びコイル２２９はモールド成型により樹脂で覆われている。ソレノイドハウジング２２１，エンドキャップ２２２，固定コア２２４及び可動コア２２６はいずれも磁性材料で形成されて磁気回路を構成している。スリーブ２２３は非磁性材料のステンレス系材料で形成されている。
コア収容空間２２５は、弁ハウジング２０１に形成された連通孔２０１ｃを介して弁ハウジング２０１の感圧室２０６と連通している。すなわち、コア収容空間２２５は、感圧室２０６及び連通孔２０１ｃを通じて、吸入室１４０と連通している。従って、弁体２０４の図示上端面にクランク室１０５の圧力が開弁方向の力として作用し、一方、弁体２０４の図示下端面に吸入室１４０の吸入圧力が閉弁方向の力として作用する。
なお、容量制御弁２００では、弁孔２０２の面積と、固定コア２２４に形成された支持孔２２４ｂに支持される弁体２０４の断面積とを同等に設定することができる。この場合弁体２０４の開閉動作には吐出室１４２と連通する弁室２０３内の吐出圧力は関与しない。つまり、この容量制御弁２００の吸入圧力制御特性は、吐出圧力の影響を受けない。従って、図３に示すように、ソレノイドユニット２１５に対する通電量に基づいて制御対象となる吸入圧力を一義的に決定することができる。

ソレノイドユニット２１５には、可変容量圧縮機１００の外部に設けられた制御装置４００が接続される。ソレノイドユニット２１５は、制御装置４００から制御電流Ｉが供給されると、電磁力Ｆ（Ｉ）を発生する。このソレノイドユニット２１５の電磁力Ｆ（Ｉ）は、可動コア２２６を固定コア２２４に向けて吸引して、弁体２０４に閉弁作動を行わせる。
車両用空調システムの冷凍サイクル１０において、エンジン作動状態でエアコンを作動させない場合には、可変容量圧縮機１００の容量制御弁２００のソレノイドユニット２１５に対して電流が供給されない。この場合、弁体２０４がばね２１３の弾性力によって弁孔２０２から強制的に離間させられ、容量制御弁２００は開弁状態となる。従って、可変容量圧縮機１００吐出容量は最小となる。
このとき、逆止弁１８０には常時閉じる方向の力が付与されているので、圧縮機１００から循環路１２の往路部分への冷媒の供給は遮断される。この結果、最小の吐出容量で吐出室１４２に吐出された冷媒は、容量制御弁２００が介挿された給気通路１６０を経てクランク室１０５に流入し、次いで、抽気通路１６２を介してクランク室１０５から吸入室１４０に戻る。つまり、エアコンを作動させていないとき、少量の冷媒が、圧縮機１００の内部を循環する。

一方、エアコンを作動させた場合には、ソレノイドユニット２１５に対して電流が供給される。これにより、弁体２０４がばね２１３の弾性力に抗して弁孔２０２に当接し、容量制御弁２００は閉弁状態となる。これは給気通路１６０の遮断を意味する。この結果として、クランク室１０５内の圧力が低下して吸入圧力と同等になる。
これにより、斜板１０７の傾角が増してピストン１３０のストロークが増大するので、吐出室１４２の圧力が高まる。逆止弁１８０の前後差圧が所定値を越えると、逆止弁１８０が開弁し、圧縮された冷媒が循環路１２の往路部分に供給される。
そして、このような可変容量圧縮機１００の作動中において、制御装置４００は、容量制御弁２００のソレノイドユニット２１５に対して制御電流Ｉを供給して電磁力Ｆ（Ｉ）を発生させる。これは、図３に示す所定の吸入圧力を維持するように可変容量圧縮機１００の吐出容量を制御するためである。
図４は、膨張器としての温度自動膨張弁１６を示す。膨張弁１６の開度は、蒸発器１８の出口領域の過熱度が所定値になるように、機械的にフィードバック制御される。膨張弁１６の制御特性は、例えば、図５に示すような過熱度特性となっている。

図５の直線Ｃ１は、膨張器１６の入口での冷媒の圧力Ｐｉｎが所定の一定値であるときの、蒸発器１８の出口における冷媒の温度と圧力Ｐｅとの関係（過熱度特性）を示しており、膨張器１６の構造によって定まる。曲線Ｃ２は、冷媒（Ｒ１３４ａ）の飽和温度と飽和圧力との関係を示しており、膨張弁１６は、直線Ｃ１と曲線Ｃ２とが交差する構造を有する。図５において、横軸方向での直線Ｃ１と曲線Ｃ２との差が、蒸発器１８の出口における冷媒の過熱度ＳＨに対応する。
図６は、制御装置４００を含む容量制御システムＡの概略構成を示したブロック図である。
容量制御システムＡは、１つ以上の外部情報を検知する外部情報検知手段を有する。外部情報検知手段は、蒸発器目標温度設定手段４０１及び蒸発器温度検知手段としての温度センサ４０２を含む。

蒸発器目標温度設定手段４０１は、車室内温度設定を含む種々の外部情報に基づいて、蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓを設定し、そして、設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓを外部情報の１つとして制御装置４００に入力する。蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓは圧縮機１００の吐出容量制御の目標となる蒸発器１８の出口での空気温度Ｔｅの目標値である。蒸発器目標温度設定手段４０１は、例えば、空調システム全体の動作を制御するエアコン用ＥＣＵの一部により構成することができる。
温度センサ４０２は、空気回路における蒸発器１８の出口に設置され、蒸発器１８を通過した直後の空気温度Ｔｅを検知する（図１参照）。検知された空気温度Ｔｅは、外部情報の１つとして制御装置４００に入力される。
また、外部情報検知手段は吐出圧力演算手段を含み、吐出圧力演算手段は、その一部を構成する圧力センサ４０３を有する。吐出圧力演算手段は、弁体２０４に作用する吐出圧力Ｐｄを検知するための手段である。圧力センサ４０３は、放熱器１４の入口側に装着され、当該部位における冷媒の圧力を検知し、制御装置４００に入力する（図１参照）。

さらに、外部情報検知手段は、外気温度センサ４０４及び車内温度センサ４０５を含む。外気温度センサ４０４は、車両外部の外気を空気回路に取り込むための車両のエアーインテーク部に設置され、外気温度Ｔａを検知する。車内温度センサ４０５は、車室内に設置されて車室内温度Ｔｔを検知する。
さらにまた、外部情報検知手段は、蒸発器ファン電圧検知手段４０６及び内外気切換ドア位置検出手段４０７を含む。蒸発器ファン電圧検知手段４０６は、蒸発器ファンの送風状態の指標となるファンモータに印加される電圧Ｖｆを検知する。内外気切換ドア位置検出手段４０７は、通風系路の状態Ａｓを検知する、即ち、外気導入モードか内気循環モードかを検知する。
さらにまた、外部情報検知手段は、圧縮機１００の回転数Ｎｃを検知するための圧縮機回転数検知手段を含む。圧縮機回転数検知手段は、エンジン１１４の回転数を検知するエンジン回転数センサ４０８を有し、エンジン回転数センサ４０８によって検知されたエンジン１１４の回転数に、所定のプーリ比を乗じることにより、圧縮機１００の回転数Ｎｃを検知することができる。

圧縮機回転数検知手段の構成は特に限定されず、圧縮機１００の回転数に関連する物理量に基づいて、圧縮機１００の回転数を検知可能であればよい。なお、圧縮機１００の回転数に関連する物理量には、圧縮機１００の回転数自体も含まれる。
なお、冷凍サイクル１０の吐出圧力領域とは、吐出室１４２から放熱器１４の入口までの領域をさし、冷凍サイクル１０の吸入圧力領域とは、蒸発器１８の出口から吸入室１４０に亘る領域をさす。また、吐出圧力領域には、圧縮工程にあるシリンダボア１０１ａも含まれ、吸入圧力領域には、吸入工程にあるシリンダボア１０１ａも含まれる。
ここで、制御装置４００は、例えば、独立したＥＣＵ（電子制御ユニット）によって構成されるが、エアコン用ＥＣＵ又はエンジン１１４の動作を制御するエンジン用ＥＣＵに含ませてもよい。また、蒸発器目標温度設定手段４０１を制御装置４００に含ませてもよい。
また、制御装置４００は、吐出容量制御部として、制御電流演算手段４１０及びソレノイド駆動手段４１１を有する。
制御電流演算手段４１０は、蒸発器目標温度設定手段４０１で設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓと、蒸発器温度センサ４０２で検知された実際の蒸発器出口空気温度Ｔｅとの偏差を演算し、この偏差を縮小するように、例えば、ＰＩ制御（又はＰＩＤ制御）により制御電流Ｉを演算する。

また、ソレノイド駆動手段４１１は、制御電流演算手段４１０で演算された通電量に基づいてソレノイドユニット２１５に制御電流Ｉを供給して、容量制御弁２００を駆動する。制御電流Ｉは、所定の駆動周波数(例えば４００〜５００Ｈｚ)のＰＷＭ（パルス幅変調）によってデューティ比を変更することで調整される。そして、ソレノイド駆動手段４１１は、ソレノイドユニット２１５を流れる制御電流Ｉを検知して、この検知した制御電流Ｉが制御電流演算手段４１０で演算された通電量となるように、制御電流Ｉをフィードバック制御する。
このように、制御装置４００の吐出容量制御部は、蒸発器目標温度設定手段４０１で設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓに、蒸発器温度センサ４０２で検知された実際の蒸発器出口空気温度Ｔｅが近づくように吐出容量を制御する。
さらに、制御装置４００は、目標吸入圧力設定手段４２０、吐出圧力演算手段４２１、過熱度演算手段４２２、吸入圧力推定手段４２３、吐出容量判定手段４２４及び駆動負荷演算手段４２５を有する。
目標吸入圧力設定手段４２０は、制御電流演算手段４１０で演算された制御電流Ｉから、図３に示す特性に基づいて、閾値（上限閾値ＰｓｓＨ及び下限閾値ＰｓｓＬ）を設定する。容量制御弁２００の吸入圧力制御特性は、生産時における部品寸法公差等によりばらつきを有する。このばらつきを考慮して、閾値は、制御電流Ｉに対応して定められる目標吸入圧力Ｐｓｓを基準として設定することができる。なお、上限閾値ＰｓｓＨ及び下限閾値ＰｓｓＬと基準としての目標吸入圧力Ｐｓｓとの幅は、制御電流Ｉに基づいて変化させられている。

吐出圧力演算手段４２１は、圧力センサ４０３で検知された圧力Ｐｈに基づいて可変容量圧縮機１００の吐出圧領域の圧力Ｐｄを演算する。圧力センサ４０３の設置位置と可変容量圧縮機１００の吐出圧領域とは位置が異なり、熱負荷の大きい運転領域では、圧力Ｐｈと圧力Ｐｄとの間に圧力差がある場合がある。この圧力差を考慮して、圧力Ｐｈから圧力Ｐｄが演算される。すなわち、可変容量圧縮機１００の吐出圧領域の圧力Ｐｄは、圧力センサ４０３で検知された圧力Ｐｈを変数とする関数ｆ１（Ｐｈ）によって演算することができ、この関数ｆ１（Ｐｈ）は予め求めておくことができる。
過熱度演算手段４２２は蒸発器１８の出口領域での冷媒の過熱度ＳＨを演算する。具体的には、圧力センサ４０３で検知された圧力Ｐｈに基づいて過熱度ＳＨを演算する。過熱度ＳＨも圧力センサ４０３で検知された圧力Ｐｈを変数とする関数ｆ２（Ｐｈ）によって演算することができる。これは、図４に示す温度自動膨張弁１６が式（１）〜（３）の関係で動作することによる。式（２）によれば、温度自動膨張弁１６の入口圧力Ｐｉｎ、即ち、高圧領域の圧力Ｐｈが変化すると、膨張弁１６の弁体５０１に対して閉じる方向に作用する力Ｆｂが変化する。式（３）は、膨張弁１６の開弁条件であり、力Ｆｂが変化すると膨張弁１６が開弁又は閉弁して、図７に示すように、過熱度ＳＨが変化する。

Ｆｄ＝（Ｐｎ−Ｐｅ）・Ｓｄ−（Ｐｏｕｔ−Ｐｅ）・Ｓｒ−Ｆ１ ・・・（１）

Ｆｂ＝Ｆ２＋（Ｐｉｎ−Ｐｏｕｔ）・Ｓｂ ・・・（２）

Ｆｄ＞Ｆｂ ・・・（３）

但し、Ｆｄは弁体５０１の開弁方向に作用する力、Ｆｂは弁体５０１の閉弁方向に作用する力、Ｐｎは感温部５０５の内部圧力、Ｐｅは蒸発器１８の出口圧力、Ｐｉｎは温度自動膨張弁１６の入口圧力、Ｐｏｕｔは温度自動膨張弁１６の出口圧力、Ｆ１，Ｆ２はそれぞればね５０８，５０３の押圧力、Ｓｄはダイアフラム５０６の有効面積、Ｓｂは弁体５０１のシール面積、Ｓｒは伝達ロッド５０７の断面積である。
吸入圧力推定手段４２３は、吐出圧力演算手段４２１で演算された圧力Ｐｄと、過熱度演算手段４２２で演算された過熱度ＳＨと、外気温度センサ４０４で検知された外気温度Ｔａと、車内温度センサ４０５で検知された車室内温度Ｔｔと、蒸発器ファン電圧検知手段４０６で検知された電圧Ｖｆと、内外気切換ドア位置検知手段４０７で検知された通風系路の状態Ａｓと、エンジン回転数センサ４０８で検知された圧縮機回転数Ｎｃを変数とする関数ｆ３（Ｐｄ、ＳＨ、Ｔａ、Ｔｔ、Ｖｆ、Ａｓ、Ｎｃ）によって、吸入圧力Ｐｓを演算により推定する。この際、Ｐｄ＝ｆ１（Ｐｈ）で且つＳＨ＝ｆ２（Ｐｈ）なので、吸入圧力Ｐｓは、Ｐｄ、Ｔａ、Ｔｔ、Ｖｆ、Ａｓ、Ｎｃを変数とする関数ｆ４（Ｐｈ、Ｔａ、Ｔｔ、Ｖｆ、Ａｓ、Ｎｃ）によって演算することができる。
なお、過熱度演算手段４２２に替えて、蒸発器１８の出口領域から可変容量圧縮機１００の吸入圧力領域の冷媒の過熱度ＳＨを直接検知する過熱度検知手段を用いてもよい。

次に、吸入圧力推定手段４２３による吸入圧力Ｐｓの推定の考え方を説明する。
可変容量圧縮機１００が最大吐出容量で運転されている状態において、可変容量圧縮機１００の吸入圧力領域の圧力Ｐｓは、吐出圧力領域の圧力Ｐｄと、蒸発器１８の熱負荷Ｑと、膨張弁１６の入口の過冷度と、蒸発器１８出口の過熱度ＳＨと可変容量圧縮機１００の回転数Ｎｃと、可変容量圧縮機１００の体積効率ηが判れば、ほぼ正確に推定することができる。
ここで、蒸発器１８の熱負荷Ｑは、通風系路の状態Ａｓが外気導入モードである場合において、Ｔａ、Ｖｆを変数とする関数ｆ４（Ｔａ、Ｖｆ）によって演算することができ、一方、通風系路の状態Ａｓが内気循環モードである場合において、Ｔｔ、Ｖｆを変数とする関数ｆ５（Ｔｔ、Ｖｆ）によって演算することができる。
また、膨張弁１６の入口の過冷度ＳＣは、温度自動膨張弁１６を使用した冷凍サイクル１０では大きく変化しない。このため、例えば、過冷度ＳＣをある値に決めておいてもよい。この値は、他の既知の変数Ｐｄ、Ｔａ、Ｖｆ、Ａｓ等で補正してもよい。
さらに、可変容量圧縮機１００の体積効率ηは、他の既知の変数、例えば、Ｐｄ、Ｑ、Ｎｃ、ＳＨの関数ｆ６（Ｐｄ、ＳＨ、Ｑ、Ｎｃ）に基づいて演算することができる。関数ｆ６は、種々の運転条件により事前にマップを作成して、マップに基づいて決定することができる。

このように、既存のセンサを用いて、可変容量圧縮機１００が最大吐出容量で運転されている状態における、吸入圧力領域の圧力をほぼ正確に推定することができる。なお、外気及び車室内の湿度が判れば、熱負荷の推定精度が向上する。このため、熱負荷検知手段として、外気湿度センサ及び車室内湿度センサをそれぞれ用いてもよい。
加えて、外気導入モードにおいて、蒸発器１８の熱負荷ＱをＴａ、Ｖｆ、Ｖｓを変数とする関数ｆ７（Ｔａ、Ｖｆ、Ｖｓ）によって演算してもよい。Ｖｓは車速である。車速Ｖｓが所定値以上の場合、蒸発器１８の送風量に車速Ｖｓの影響が及ぶためである。
吐出容量判定手段４２４は、目標吸入圧力設定手段４２０で設定された上限閾値ＰｓｓＨと、吸入圧力推定手段４２３で設定された吸入圧力領域の圧力Ｐｓとを比較する。Ｐｓ＞ＰｓｓＨであれば、吐出容量判定手段４２４は、可変容量圧縮機１００が最大吐出容量で運転されている状態であると判定する。

一方、吐出容量判定手段４２４は、目標吸入圧力設定手段４２０で設定された下限閾値ＰｓｓＬと吸入圧力推定手段４２３で設定された吸入圧力領域の圧力Ｐｓとを比較する。Ｐｓ＜ＰｓｓＬであれば、吐出容量判定手段４２４は、可変容量圧縮機１００が制御された吐出容量で運転されている状態、換言すれば、最大吐出容量よりも小さい吐出容量で運転されている状態であると判定する。
ＰｓｓＬ≦Ｐｓ≦ＰｓｓＨの場合は、吐出容量判定手段４２４は、判定値ＰｓＶと目標吸入圧力Ｐｓｓとを比較する。判定値ＰｓＶは、上限閾値ＰｓｓＨ及び下限閾値ＰｓｓＬの間に任意に設定される。Ｐｓｓ≧ＰｓＶであれば、吐出容量判定手段４２４は、可変容量圧縮機１００が最大吐出容量で運転されている状態であると判定する。Ｐｓｓ＜ＰｓＶであれば、吐出容量判定手段４２４は、可変容量圧縮機１００が制御された吐出容量で運転されている状態であると判定する。
なお、判定値ＰｓＶは、車速Ｖｓ又は圧縮機回転数Ｎｃに基づいて変更してもよい。例えば、低速領域では判定値ＰｓＶを高く設定すること、則ち上限閾値ＰｓｓＨに近い値に設定することが可能である。また、判定値ＰｓＶは、外気温度Ｔａに基づいて変更してもよい。例えば、外気温度Ｔａが高い領域では判定値ＰｓＶを高く設定することが可能である。さらに、車速Ｖｓ又は圧縮機回転数Ｎｃと、外気温度Ｔａとに基づいて判定値ＰｓＶを変更するようにしてもよい。

吐出容量判定手段４２４によって可変容量圧縮機１００が最大吐出容量で運転されている状態であると判定された場合は、駆動負荷演算手段４２５は、第一駆動負荷演算式Ｔｒ１を用いて可変容量圧縮機１００の駆動負荷としてのトルクを演算する。吐出容量判定手段４２４によって可変容量圧縮機１００が制御された吐出容量で動作していると判定された場合は、駆動負荷演算手段４２５は、第二駆動負荷演算式Ｔｒ２を用いて可変容量圧縮機１００の駆動負荷としてのトルクを演算する。
駆動負荷演算手段４２５における駆動負荷演算には、図８に示すように、目標吸入圧力設定手段４２０で設定された目標吸入圧力Ｐｓｓと、吐出圧力演算手段４２１で演算された圧力Ｐｄと、過熱度演算手段４２２で演算された過熱度ＳＨと、吸入圧力推定手段４２３で推定された吸入圧力領域の圧力Ｐｓと、外気温度センサ４０４で検知された外気温度Ｔａと、蒸発器ファン電圧検知手段４０６で検知された電圧Ｖｆと、エンジン回転数センサ４０８で検知された圧縮機回転数Ｎｃといった外部情報が用いられる。
第一駆動負荷演算式Ｔｒ１は、吐出圧力演算手段４２１で演算された吐出圧力領域の圧力Ｐｄと、吸入圧力推定手段４２３で推定された吸入圧力領域の圧力Ｐｓを変数として含み、式（４）で示される。式（４）中、ｎはポリトロープ指数（Ｒ１３４ａ冷媒では１．０３）、ηは体積効率、Ｖｃは可変容量圧縮機１００の最大吐出容量、Ｔｌｏｓｓは機械損
失である。

第二駆動負荷演算式Ｔｒ２は、吐出圧力演算手段４２１で演算された吐出圧力領域の圧力Ｐｄと、目標吸入圧力設定手段４２０で設定された目標吸入圧力Ｐｓｓと、吐出圧力領域の圧力Ｐｄと目標吸入圧力Ｐｓｓとの圧力差を変数として含み、式（５）で示される。

式（５）において、中括弧で囲まれた、吐出圧力領域の圧力Ｐｄと目標吸入圧力Ｐｓｓとの圧力差を変数として含む二次の多項式は、冷媒循環重量に相当する。ｋ１，ｋ２，ｋ３は係数である。
式（４）又は式（５）で演算された可変容量圧縮機１００の駆動負荷としてのトルクは、エンジン１１４則ちエンジン用ＥＣＵに出力され、エンジン制御を最適化するべく利用される。
また、式（４），（５）で演算された可変容量圧縮機１００の駆動負荷としてのトルクは、車室内における空調装置の制御パネル内、速度メータ等が配置された計器パネル内、又は、ナビゲーションシステム内に設置された表示装置４６０に出力される。
表示装置４６０は、第二駆動負荷演算式Ｔｒ２から駆動負荷信号が入力された場合に、即ち、吐出容量判定手段４２４で可変容量圧縮機１００が制御された吐出容量で動作していると判定された場合に、例えば、「ＥＣＯ」の文字等の省エネマークを表示する。表示装置４６０は、ユーザーに対して、容量制御弁２００及び可変容量圧縮機１００が、省エネ状態で作動していることを例えば視覚的に認識させる。

なお、吐出容量判定手段４２４は、循環路１２の冷媒流量を検知する流量センサからの信号、循環路１２の二つの圧力監視点間の圧力差を検知する差圧センサからの信号、又は、二つの圧力監視点間の圧力差を検知する機械的差圧検知手段を備えた容量制御弁に供給される吐出容量制御信号に基づいて、可変容量圧縮機１００の運転状態を判定してもよい。
図９〜図１４は本発明に係る可変容量圧縮機の容量制御システムの他の実施形態を示している。この実施形態においても、本発明に係る可変容量圧縮機の容量制御システムＡを車両用空調システムの冷凍サイクルに採用した場合を示している。
図９は、この実施形態の容量制御システムＡで用いられる斜板式の可変容量圧縮機１００を示している。このクラッチレスタイプの可変容量圧縮機１００は、先の実施形態における可変容量圧縮機１００の容量制御弁２００とは異なる構造の容量制御弁３００を備えている。なお、圧縮機１００の本体の構造は先の実施形態における可変容量圧縮機１００と同じなので、説明は省略する。

図１０に示すように、この容量制御弁３００は、弁ユニットと弁ユニットを開閉作動させる駆動ユニットとからなっている。弁ユニットは、円筒状の弁ハウジング３０１を有し、弁ハウジング３０１の一端には入口ポートを兼ねる弁孔３０１ａが形成されている。この弁孔３０１ａは、給気通路１６０の上流側部分を介して吐出室１４２と連通し且つ弁ハウジング３０１の内部に区画された弁室３０３に開口している。
弁室３０３内には、円柱状の弁体３０４が収容されている。弁体３０４は、弁室３０３内を弁ハウジング３０１の軸線方向に移動可能であり、弁ハウジング３０１の端面に当接することで弁孔３０１ａを閉塞可能である。すなわち、弁ハウジング３０１の端面は弁座として機能する。
また、弁ハウジング３０１の外周面には出口ポート３０１ｂが形成され、出口ポート３０１ｂは、給気通路１６０の下流側部分を介してクランク室１０５と連通する。出口ポート３０１ｂも弁室３０３に開口しており、弁孔３０１ａ、弁室３０３及び出口ポート３０１ｂを通じて、吐出室１４２とクランク室１０５とは連通可能となっている。

一方、駆動ユニットはソレノイドユニット３１５であって、ソレノイドユニット３１５は弁ハウジング３０１の他端側に連結されている。ソレノイドユニット３１５は、弁ハウジング３０１に同軸的に連結された円筒状のソレノイドハウジング３１０と、弁ハウジング３０１とは反対側のソレノイドハウジング３１０の開口端を閉塞するエンドキャップ３１２とを備えている。
このソレノイドハウジング３１０の軸心上には、弁ハウジング３０１側で開口する有底の円筒状を成すスリーブ３２０が配置されている。スリーブ３２０の開口端から中央にかけての部分には固定コア３１８が収容されている。エンドキャップ３１２側のスリーブ３２０の閉塞端と固定コア３１８との間にはコア収容空間３２４が形成され、コア収容空間３２４には可動コア３２２が軸方向に移動可能に収容されている。
固定コア３１８の軸心に位置する挿通孔３１８ａにはソレノイドロッド３２６が摺動可能に設けられている。弁室３０３に突出するソレノイドロッド３２６の一端は弁体３０４に一体的に連結され、コア収容空間３２４に突出するソレノイドロッド３２６の他端は可動コア３２２に形成された貫通孔に嵌合固定されている。これにより、可動コア３２２とソレノイドロッド３２６とは一体的に動作する。

可動コア３２２の中央段差と固定コア３１８の端面との間には、開放ばね３２８が配置されており、固定コア３１８と可動コア３２２との間には所定の隙間が確保されている。
ソレノイドハウジング３１０内におけるスリーブ３２０の周囲には、樹脂製の被覆３１４で覆われたコイル３１６が配置されている。ソレノイドハウジング３１０，エンドキャップ３１２，固定コア３１８及び可動コア３２２はいずれも磁性材料で形成されて磁気回路を構成している。スリーブ３２０は非磁性材料のステンレス系材料で形成されている。
ソレノイドハウジング３１０には感圧ポート３１０ａが形成され、感圧ポート３１０ａは、感圧通路１６６を介して吸入室１４０と連通している。固定コア３１８の外周面には、軸心方向に延びる感圧溝３１８ｂが形成され、感圧ポート３１０ａと感圧溝３１８ｂとは互いに連通している。
感圧ポート３１０ａ及び感圧溝３１８ｂを通じて吸入室１４０と可動コア収容空間３２４とを連通させることで、吸入室１４０の圧力（以下、吸入圧力Ｐｓと呼ぶ）がソレノイドロッド３２６を介して弁体３０４の背面側に閉弁方向の力として作用する。

このソレノイドユニット３１５には、可変容量圧縮機１００の外部に設けられた制御装置３５０が接続されている。制御装置３５０からソレノイドユニット３１５に制御電流Ｉが供給されると、ソレノイドユニット３１５は、電磁力Ｆ（Ｉ）を発生する。このソレノイドユニット３１５の電磁力Ｆ（Ｉ）は、可動コア３２２を固定コア３１８に向けて吸引して、弁体３０４に閉弁作動を行わせる。
この容量制御弁３００において、弁体３０４の一端側に吐出室１４２の圧力（以下、吐出圧力Ｐｄと呼ぶ）が作用し、ソレノイドロッド３２６の弁体３０４とは反対側に吸入室１４０の圧力（以下、吸入圧力Ｐｓと呼ぶ）が作用している。したがって、弁体３０４は感圧部材として機能する。

ここで、弁体３０４が弁孔３０１ａを閉じている時の弁体３０４の受圧面積（シール面積Ｓｖと呼ぶ）と、固定コア３１８の挿通孔３１８ａに支持されたソレノイドロッド３２６の断面積とを同等に形成してもよい。この場合、弁体３０４には、クランク室１０５の圧力（以下、クランク圧力と呼ぶ）は開方向及び閉方向のいずれにも作用しない。
したがって、この状況において弁体３０４に作用する力は、ばね３２８から弁体３０４に常時付与される開弁方向の力をｆｓとすると、式（６）で示され、この式（６）を変形すると式（７）となる。

Ｓｖ・（Ｐｄ−Ｐｓ）＋ｆｓ−Ｆ（Ｉ）＝０ ・・・（６）

Ｐｓ＝−（１／Ｓｖ）・Ｆ（Ｉ）＋Ｐｄ＋（ｆｓ／Ｓｖ） ・・・（７）

式（７）から、吐出圧力Ｐｄと，電磁力Ｆ（Ｉ）、即ち、制御電流Ｉが決まれば、吸入圧力Ｐｓが決まることが判る。
つまり、制御対象としての目標吸入圧力Ｐｓｓを予め設定し、且つ、変動する吐出圧力Ｐｄの情報が判れば、電磁力Ｆ（Ｉ）即ち制御電流Ｉを演算することができる。ソレノイドユニット３１５への通電量をこの演算値に基づいて調整すれば、目標吸入圧力Ｐｓｓを維持するように弁体３０４が動作してクランク圧力Ｐｃが調整される。即ち、吐出容量制御が可能になる。
このように吸入圧力Ｐｓを目標吸入圧力Ｐｓｓに維持するような制御では、式（７）及び図１１に示すように、吐出圧力Ｐｄの高低に応じて、吸入圧力ＰｓをＰｄｍｉｎからＰｄｍａｘの範囲で制御可能である。即ち、吸入圧力制御範囲を高圧側にスライドさせることができ、これにより、熱負荷の高い領域でも吐出容量制御が可能になる。
また、式（７）から、シール面積Ｓｖを小さく設定すれば、小さな電磁力Ｆ（Ｉ）で任意の吐出圧力Ｐｄにおける吸入圧力Ｐｓの制御範囲を拡大可能であり、上記吸入圧力Ｐｓの制御範囲のスライドと、この制御範囲の拡大との相乗効果を発揮させることで、吸入圧力Ｐｓの制御範囲を大幅に拡大することができる。

なお、ソレノイドユニット３１５への通電量をゼロとすると、ばね３２８から弁体３０４に常時付与されている力により、弁体３０４が開弁方向に動作して弁孔３０１ａが開放される。これにより、吐出ガスがクランク室１０５に導入されて吐出容量が最小に維持されることとなる。
図１２は、制御装置３５０を含む容量制御システムＡの概略構成を示したブロック図である。この制御装置３５０を含む容量制御システムＡにおいて、その構成の大半が先の実施形態における容量制御システムＡと重複することから、ここでは、先の実施形態における容量制御システムＡと相違する部分の説明のみを行うこととする。
制御装置３５０を含む容量制御システムＡに含まれる目標吸入圧力設定手段３５１は、蒸発器目標温度設定手段４０１によって設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓと、蒸発器温度センサ４０２によって実際に検知された蒸発器出口空気温度Ｔｅとの偏差に基づいて、制御目標となる目標吸入圧力Ｐｓｓを設定する。

同じく、制御装置３５０を含む容量制御システムＡに含まれる制御信号演算手段３５２は、目標吸入圧力Ｐｓｓと、吐出圧力演算手段４２１によって演算された吐出圧力Ｐｄとから所定の演算式により、ソレノイド３１５への通電量を演算する。
以下、上述した容量制御システムＡの動作（使用方法）を説明する。
図１３は、制御装置３５０の吸入圧力制御動作、則ち制御装置３５０が実行するプログラムのフローチャートを示す。
このプログラムは、例えば、車両のエンジンキーがオン状態にされると起動し、まず、初期条件を設定する（Ｓ１００）。
次に、吐出圧力演算手段４２１で演算された吐出圧力Ｐｄが読み込まれる（Ｓ１０１）。
そして、フラグＦ１が０であるか否かが判定される（Ｓ１０２）。初期条件ではＦ１＝０なので、Ｓ１０２の判定結果はＹｅｓとなる。従って、タイマーがスタート（Ｓ１０３）して、フラグＦ１が１に設定される（Ｓ１０４）。

次いで、目標吸入圧力設定ルーチンＳ１０５で、制御対象となる目標吸入圧Ｐｓｓが設定される。それから、この目標吸入圧Ｐｓｓと吐出圧力演算手段４２１で演算された吐出圧力Ｐｄとに基づいて、ソレノイドユニット３１５への通電量、則ち制御電流Ｉが演算される（Ｓ１０６）。制御電流Ｉは、式（６）を用いて演算される。なお、式（６）中のＰｓに、目標吸入圧力Ｐｓｓが代入される。
この演算により得られた制御電流Ｉが、予め設定された下限値Ｉ１以上であるか否かが比較判定される（Ｓ１０７）。判定結果がＮｏであれば、下限値Ｉ１が制御電流Ｉとして読み込まれ（Ｓ１０８）、この制御電流Ｉがソレノイドユニット３１５に制御電流として出力される（Ｓ１０９）。
一方、Ｓ１０７の判定結果がＹｅｓであれば、演算により得られた制御電流Ｉが、予め設定された上限値Ｉ２以下であるか否かが比較判定される（Ｓ１１０）。上限値Ｉ２は下限値Ｉ１よりも大きい。判定結果がＮｏであれば、上限値Ｉ２が制御電流Ｉとして読み込まれ（Ｓ１１１）、この制御電流Ｉがソレノイドユニット３１５に制御電流として出力される（Ｓ１０９）。
したがって、Ｓ１０７及びＳ１１０の判定の結果、Ｉ１≦Ｉ≦Ｉ２であれば、Ｓ１０６で演算された制御電流Ｉがそのまま出力される。

なお、二回目の流れでは、Ｆ１＝１となるので、Ｓ１０２の判定結果がＮｏになり、タイマーの時間経過が所定時間ｔ１に到達したか否かが判定される（Ｓ１１２）。判定結果がＹｅｓであれば、即ち、タイマーの時間経過が所定時間ｔ１に到達していなければ、前回設定された目標吸入圧Ｐｓｓと今回の吐出圧力Ｐｄとに基づいて、ソレノイドユニット３１５への制御電流Ｉが演算される（Ｓ１０６）。Ｓ１０６以降では、初回と同じく、Ｓ１０７〜Ｓ１１１の処理が行われる。
一方、Ｓ１１２の判定結果がＮｏであれば、即ち、タイマーの時間経過が所定時間ｔ１に到達していれば、タイマーをリセットして（Ｓ１１３）、フラグＦ１を０にする（Ｓ１１４）。
つまり、制御装置３５０の吸入圧力制御では、目標吸入圧Ｐｓｓを維持するべく常時吐出圧力Ｐｄが読み込まれ、この変動する吐出圧力Ｐｄに応じてソレノイドユニット３１５への制御電流Ｉが調整される。目標吸入圧Ｐｓｓは所定時間ｔ１毎に更新される。

次に、図１４を用いて、目標吸入圧力設定ルーチンＳ１０５について説明する。
まず、蒸発器目標温度設定手段４０１が可変容量圧縮機１００の吐出容量制御の目標となる蒸発器出口空気温度Ｔｅｓを設定し、蒸発器出口空気温度Ｔｅｓが読み込まれる（Ｓ２００）。
次に、温度センサ４０２によって検知された蒸発器出口空気温度Ｔｅが読み込まれ（Ｓ２０１）、蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓと、実際の蒸発器出口空気温度Ｔｅとの偏差ΔＴが演算される（Ｓ２０２）。
そして、演算して得られた偏差ΔＴに基づいて、所定の演算式、例えば、ＰＩ制御のための所定の演算式により目標吸入圧力Ｐｓｓが演算される（Ｓ２０３）。
この演算により得られた目標吸入圧力Ｐｓｓが、予め設定された下限値Ｐｓ１以上であるか否かが比較判定される（Ｓ２０４）。判定結果がＮｏであれば、下限値Ｐｓ１が目標吸入圧力Ｐｓｓとして読み込まれる（Ｓ２０５）。Ｓ２０４の判定結果がＹｅｓであれば、演算により得られた目標吸入圧力Ｐｓｓが、予め設定された上限値Ｐｓ２以下であるか否かが比較判定される（Ｓ２０６）。上限値Ｐｓ２は下限値Ｐｓ１よりも大きい。判定結果がＮｏであれば、上限値Ｐｓ２が目標吸入圧力Ｐｓｓとして読み込まれる（Ｓ２０７）。Ｓ２０４及びＳ２０６の判定の結果、Ｐｓ１≦Ｐｓｓ≦Ｐｓ２であれば、Ｓ２０３での演算値がそのまま目標吸入圧力Ｐｓｓとして読み込まれる。

このように、この実施形態による制御装置３５０を含む空調制御では、偏差ΔＴに基づいて目標吸入圧力Ｐｓｓが設定され、蒸発器出口空気温度Ｔｅが蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓに近づくように吐出容量が制御される。なお、蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓは車室内の空調状態に応じて適宜変更される。
なお、外気湿度、冷凍サイクル１０の高圧領域の圧力又はこれに相当する温度、冷凍サイクル１０の低圧領域の圧力又はこれに相当する温度、日射量、空調装置の各種設定（蒸発器送風量設定、内外気切換ドア位置設定、車内温度設定、吹き出し口位置設定、エアミックスドア位置設定）、車内湿度、蒸発器入口空気温度及び湿度、車室内各部表面温度等が判れば、熱負荷の推定精度が向上する。このため、外気湿度センサや車室内湿度センサ等の熱負荷検知手段を用いるこがことが望ましい。
上記した実施形態では、吸入圧力推定手段４２３によって推定された吸入圧力Ｐｓと目標吸入圧力Ｐｓｓを基準として設定された上限閾値ＰｓｓＨ及び下限閾値ＰｓｓＬとを比較することによって、可変容量圧縮機１００が最大吐出容量で運転されている状態にあるか、又は、制御された吐出容量で運転されている状態にあるかが判定されたけれども、推定された吸入圧力Ｐｓと目標吸入圧力Ｐｓｓとを比較することによって、運転状態の判定を行ってもよい。また、目標吸入圧力Ｐｓｓを基準として２つの上限閾値ＰｓｓＨ及び下限閾値ＰｓｓＬが設定されていたが、１つの閾値のみを設定し、推定された吸入圧力Ｐｓと設定された閾値とに基づいて運転状態の判定を行ってもよい。すなわち、吸入圧力推定手段４２３によって推定された吸入圧力Ｐｓと目標吸入圧力Ｐｓｓとに基づいて、運転状態の判定を行ってもよい。

上記した実施形態では、可変容量圧縮機１００がクラッチレス圧縮機である場合を示したが、電磁クラッチを装着した可変容量圧縮機であってもよい。
また、上記した実施形態では、可変容量圧縮機１００が斜板式の往復動圧縮機である場合を示したが、揺動板式の可変容量圧縮機を用いてもよく、電動モータを内蔵した密閉型可変容量圧縮機を用いてもよい。
さらに、上記した実施形態の可変容量圧縮機１００において、クランク室１０５内の圧力を高めるべく流量を規制する抽気通路１６２の絞り要素として、バルブプレート１０３に形成された固定オリフィス１０３ｃを採用しているが、絞り要素はこれに限定されない。絞り要素として、例えば、可変の絞りや弁を採用し、流量を規制してもよい。
さらにまた、上記容量制御システムＡでは、容量制御弁２００，３００を吐出室１４２とクランク室１０５との間を繋ぐ給気通路１６０に配置されていたが、可変容量圧縮機１００が斜板式又は揺動板式の場合、給気通路１６０に容量制御弁２００（３００）を配置せずに、クランク室１０５と吸入室１４０との間を繋ぐ抽気通路１６２に容量制御弁２００，３００を配置してもよい。即ち、給気通路１６０の開度を制御する入口制御に限定されず、抽気通路１６２の開度を制御する出口制御であってもよい。

さらにまた、上記容量制御システムＡは、スクロール式やベーン式の可変容量圧縮機にも適用可能である。即ち、弁体に吐出圧力、吸入圧力及びソレノイドの電磁力が作用する容量制御弁を用いて、吐出容量を変化させるための制御圧力（往復動圧縮機の場合にはクランク室の圧力）を容量制御弁の弁開度によって変化させることができれば、容量制御システムＡをあらゆる可変容量圧縮機に適用可能である。
さらにまた、本発明に係る可変容量圧縮機の容量制御システムＡは、車両用空調システム以外の室内用空調システムの冷凍サイクル等の冷凍サイクル全般に適用可能である。容量制御システムＡは、Ｒ１３４ａや二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルのみならず、Ｒ１３４ａや二酸化炭素以外の新規の冷媒を使用する冷凍サイクルにも適用可能である。

Claims (25)

1. 空調システムの冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器とともに介挿され、制御圧力の変化に基づいて容量が変化する可変容量圧縮機の容量制御システムであって、
   前記冷凍サイクルの吐出圧力領域の何れかの部位における前記冷媒の圧力を吐出圧力とすると共に、前記冷凍サイクルの吸入圧力領域の何れかの部位における前記冷媒の圧力を吸入圧力とし、
   前記制御圧力を変化させることにより前記可変容量圧縮機の容量を調整可能な容量制御弁と、
   前記冷凍サイクルに関連する一つ以上の外部情報を検知するための外部情報検知手段と、
   前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力を制御対象として目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段とを具備し、
   前記制御圧力を変化させて前記吸入圧力領域の圧力を前記目標吸入圧力とするべく前記可変容量圧縮機から吐出される冷媒の吐出容量を調整する可変容量圧縮機の容量制御システムにおいて、
   前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作している状態の前記吸入圧力領域の圧力を推定する吸入圧力推定手段と、
   前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力と前記目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力とに基づいて、前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作しているか、又は、前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作しているかを判定する吐出容量判定手段と
   を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システム。
2. 前記吐出容量判定手段は、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力と前記目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力とを比較して、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力が前記目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力よりも高い場合に前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作していると判定し、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力が前記目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力よりも低い場合に前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
3. 前記目標吸入圧力設定手段は、前記目標吸入圧力を基準として閾値を設定し、
   前記吐出容量判定手段は、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力と前記目標吸入圧力設定手段で設定された閾値とを比較して、前記吸入圧力領域の圧力が前記閾値よりも高い場合に前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作していると判定し、前記吸入圧力領域の圧力が前記閾値よりも低い場合に前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
4. 前記目標吸入圧力設定手段は、前記目標吸入圧力を基準として上限閾値及び下限閾値を設定し、
   前記吐出容量判定手段は、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力と前記目標吸入圧力設定手段で設定された前記上限閾値及び下限閾値とを比較して、前記吸入圧力領域の圧力が前記上限閾値よりも高い場合に前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作していると判定し、前記吸入圧力領域の圧力が前記下限閾値よりも低い場合に前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
5. 前記吐出容量判定手段は、前記吸入圧力領域の圧力が前記上限閾値と前記下限閾値との間にある状況において、前記吸入圧力領域の圧力が前記上限閾値と前記下限閾値との間に設定された判定値以上の場合に前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作していると判定し、前記吸入圧力領域の圧力が前記判定値未満の場合に前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると判定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
6. 車速を検知する前記外部情報検知手段としての車速検知手段及び／又は前記可変容量圧縮機の回転数に相当する物理量を検知する前記外部情報検知手段としての回転数検知手段で検知された外部情報によって前記判定値を変更可能としたことを特徴とする請求項５に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
7. 前記外部情報検知手段としての熱負荷検知手段で検知された外部情報によって前記判定値を変更可能としたことを特徴とする請求項５に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
8. 前記吸入圧力推定手段は、前記可変容量圧縮機の吐出圧力領域の圧力を演算する前記外部情報検知手段としての吐出圧力演算手段と、前記外部情報検知手段としての熱負荷検知手段と、前記可変容量圧縮機の回転数に相当する物理量を検知する前記外部情報検知手段としての前記回転数検知手段とで検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力を推定することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
9. 前記吐出圧力演算手段は、前記可変容量圧縮機の吐出圧力領域から冷凍サイクルの膨張器に至る高圧領域の圧力を検知する圧力検知手段で検知された外部情報に基づいて前記吐出圧力領域の圧力を演算することを特徴とする請求項８に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
10. 前記膨張器としての温度自動膨張弁を備えると共に、前記圧力検知手段で検知された外部情報に基づいて前記蒸発器の出口領域の過熱度を演算する過熱度演算手段を備え、前記吸入圧力推定手段は、前記過熱度演算手段で演算された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力を推定することを特徴とする請求項９に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
11. 前記蒸発器の出口領域から前記可変容量圧縮機の吸入圧力領域の過熱度を検知する前記外部情報検知手段としての過熱度検知手段を備え、前記吸入圧力推定手段は、前記過熱度検知手段で検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力を推定することを特徴とする請求項８又は９に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
12. 前記目標吸入圧力設定手段で設定される閾値、上限閾値又は下限閾値と、閾値、上限閾値又は下限閾値の基準となる前記目標吸入圧力との圧力差は、この目標吸入圧力に基づいて変化することを特徴とする請求項３乃至１１の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
13. 前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算する駆動負荷演算手段を備え、前記吐出容量判定手段において前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作していると判定された場合は、前記駆動負荷演算手段における第一駆動負荷演算式で前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算し、前記吐出容量判定手段において前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると判定された場合は、前記駆動負荷演算手段における第二駆動負荷演算式で前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算することを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
14. 前記駆動負荷演算手段における第一駆動負荷演算式は、前記吐出圧力演算手段で演算された前記吐出圧力領域の圧力と、前記吸入圧力推定手段で推定された前記吸入圧力領域の圧力を変数として含むことを特徴とする請求項１３に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
15. 前記駆動負荷演算手段における第二駆動負荷演算式は、前記吐出圧力演算手段で演算された前記吐出圧力領域の圧力と、前記目標吸入圧力設定手段で設定された前記目標吸入圧力を変数として含むことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
16. 前記駆動負荷演算手段における第二駆動負荷演算式は、前記吐出圧力演算手段で演算された前記吐出圧力領域の圧力と、前記目標吸入圧力設定手段で設定された前記目標吸入圧力との圧力差を変数として含むことを特徴とする請求項１３乃至１５の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
17. 空調システムの冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器とともに介挿され、制御圧力の変化に基づいて容量が変化する可変容量圧縮機の容量制御システムであって、
    前記冷凍サイクルの吐出圧力領域の何れかの部位における前記冷媒の圧力を吐出圧力とすると共に、前記冷凍サイクルの吸入圧力領域の何れかの部位における前記冷媒の圧力を吸入圧力としたときに、前記吐出圧力を受けるとともに、前記吐出圧力と対抗する方向にて前記吸入圧力及びソレノイドの電磁力を受けて弁孔を開閉可能な弁体を有し、前記弁孔を開閉して前記制御圧力を変化させることにより前記可変容量圧縮機の容量を調整可能な容量制御弁と、
    前記冷凍サイクルに関連する一つ以上の外部情報を検知するための外部情報検知手段と、
    前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力を制御対象として目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段とを具備し、
    前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記容量制御弁の開度を調整して、前記制御圧力を変化させることで前記可変容量圧縮機から吐出される冷媒の吐出容量を調整する可変容量圧縮機の容量制御システムにおいて、
    前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記可変容量圧縮機の吐出圧力領域の圧力を演算する吐出圧力演算手段と、
    前記吐出圧力演算手段で演算された前記吐出圧力領域の圧力及び前記目標吸入圧力設定手段で設定された目標吸入圧力に基づいて吐出容量制御信号を演算する制御信号演算手段と、
    前記制御信号演算手段によって演算された吐出容量制御信号に基づいて前記容量制御弁のソレノイドに電流を供給するソレノイド駆動手段と、
    前記可変容量圧縮機の吐出容量を判定する吐出容量判定手段と、
    前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算する駆動負荷演算手段とを備えた
    ことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システム。
18. 前記駆動負荷演算手段は、前記吐出容量判定手段において前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作していると判定された場合は、第一駆動負荷演算式で前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算し、前記吐出容量判定手段において前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると判定された場合は、第二駆動負荷演算式で前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算することを特徴とする請求項１７に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
19. 前記駆動負荷演算手段は、演算で得た前記可変容量圧縮機の駆動負荷を車両側エンジン制御装置に出力することを特徴とする請求項１３乃至１８の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
20. 前記可変容量圧縮機は、
    内部に吐出室、クランク室、吸入室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、
    前記シリンダボアに配設されたピストンと、
    前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、
    前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、
    前記吐出室と前記クランク室とを連通する給気通路と、
    前記吸入室と前記クランク室とを連通する抽気通路とを備え、
    前記容量制御弁は、前記給気通路及び前記抽気通路のうち一方に介挿されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１９の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
21. 請求項１乃至１２に記載の可変容量圧縮機の容量制御システムに用いられる表示装置であって、
    前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると前記吐出容量判定手段が判定された場合に、省エネ作動状態であることを視覚情報として認識可能に表示することを特徴とする表示装置。
22. 冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器を配置すると共に制御圧力の変化に基づいて容量が変化する可変容量圧縮機を配置してなる空調システムの冷凍サイクルに用いられる表示装置であって、
    前記制御圧力を変化させることにより前記可変容量圧縮機の容量を調整可能な容量制御弁と、
    前記冷凍サイクルに関連する一つ以上の外部情報を検知するための外部情報検知手段と、
    前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力を制御対象として目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段と、
    前記可変容量圧縮機の駆動負荷を演算する駆動負荷演算手段とを具備した可変容量圧縮機の容量制御システムに用いられ、
    前記駆動負荷演算手段からの駆動負荷信号を視覚情報として認識可能に表示することを特徴とする表示装置。
23. 前記可変容量圧縮機の容量制御システムが可変容量圧縮機の吐出容量を判定する吐出容量判定手段を備えていることを特徴とする請求項２２に記載の表示装置。
24. 前記吐出容量判定手段は、前記可変容量圧縮機が最大吐出容量で動作している状態であるか、又は、前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作している状態であるかを判定することを特徴とする請求項２３に記載の表示装置。
25. 前記可変容量圧縮機が制御された吐出容量で動作していると前記吐出容量判定手段が判定された場合に、省エネ作動状態であることを視覚情報として認識可能に表示することを特徴とする請求項２３又は２４に記載の表示装置。

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