KR100340607B1 - 공조장치 및 용량가변형 압축기의 제어방법 및 제어밸브 - Google Patents

Abstract

용량가변형 압축기로, 실온의 안정유지를 도모하기 위한 통상의 토출용량제어와, 비상시의 긴급피난적인 토출용량의 신속한 저하를 양립시킨다.

차압검출기 (36) 는, 압축기의 냉매토출용량을 추측하는 지표로서 냉매순환회로에 설정된 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 사이의 차압 (△P(t)) 을 검출한다. 제어장치 (60) 는, 온도센서의 검출온도 등의 외부정보에 의거하여 제어목표치인 설정차압을 연산한다. 그리고, 통상시에는 실측차압을 상기 설정차압에 가깝게 하기 위하여, 제어밸브 (40) 의 솔레노이드 코일로의 통전을 피드백제어하는 것으로 압축기의 토출용량을 조절한다. 한편, 구동원의 부담감소를 위하여 압축기 부하 토크의 일시적인 저감이 요구되는 비상시에는, 상기 피드백제어를 중단하여 토출용량이 최소화하는 방향으로 제어밸브 (40) 로의 통전을 제어한다.

Description

공조장치 및 용량가변형 압축기의 제어방법 및 제어밸브{AIR CONDITIONING APPARATUS, METHOD FOR CONTROLLING VARIABLE DISPLACEMENT TYPE COMPRESSOR, AND CONTROL VALVE THEREOF}

본 발명은, 응축기, 감압장치, 증발기 및 용량가변형 압축기로 이루어지는 냉매순환회로를 구비한 공조장치에 관한 것이다. 특히 용량가변형 압축기에서의 토출용량의 제어방법 및 용량가변형 압축기에 사용되는 제어밸브에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 공조장치의 냉방회로는, 응축기 (콘덴서), 감압장치로서의 팽창밸브, 증발기 (에버포레이터) 및 압축기를 구비하고 있다. 압축기는 증발기로부터의 냉매가스를 흡입하여 압축하고, 그 압축가스를 응축기를 향하여 토출한다. 증발기는 냉방회로를 흐르는 냉매와 차실내 공기와의 열교환을 행한다. 열부하 또는 냉방부하의 크기에 따라서, 증발기 주변을 통과하는 공기의 열량이 증발기를 흐르는 냉매에 전달되므로, 증발기의 출구 또는 하류측에서의 냉매가스 압력은 냉방 부하의 크기를 반영한다. 차량탑재용의 압축기로서 널리 채용되고 있는 용량가변형 경사판식 압축기에는, 증발기의 출구압력 (흡입압 (Ps) 이라고 함) 을 소정의 목표치 (설정 흡입압이라고 함) 로 유지하기 위하여 동작하는 용량제어기구가 조립되어 있다. 용량제어기구는, 냉방부하의 크기에 맞는 냉매 유량이 되도록 흡입압 (Ps) 을 제어지표로서 압축기의 토출용량 즉 경사판각도를 피드백제어한다. 이러한 용량제어기구의 전형예는, 내부제어밸브라고 부르는 용량제어밸브이다. 내부제어밸브에서는 벨로우즈 및 다이어프램 등의 압력감지부재로 흡입압 (Ps) 을 감지하고, 암력감지부재의 변위동작을 밸브체의 위치결정에 이용하여 밸브개방도 조절을 행함으로써 경사판실 (크랭크실이라고도 함) 의 압력 (크랭크압 (Pc)) 을 조절하여 경사판각도를 정하고 있다.

또, 단일의 설정흡입압만 가질 수 있는 단순한 내부제어밸브에서는 세세한 공조제어 요구에 대응할 수 없기 때문에, 외부로부터의 전기제어에 의하여 설정흡입압을 변경가능한 설정흡입압 가변형 제어밸브도 존재한다. 설정흡입압 가변형 제어밸브는 예컨대, 전술한 내부제어밸브에 전자(電磁) 솔레노이드 등의 전기적으로 탄성지지력의 조절이 가능한 액츄에이터를 부가하고, 내부제어밸브의 설정 흡입압을 결정하고 있는 압력감지부재에 작용하는 기계적 스프링력을 외부제어에 의하여 증감변경함으로써, 설정흡입압의 변경을 실현하는 것이다.

차량탑재용 압축기는 일반적으로 차량엔진으로부터 동력공급을 받아 구동된다. 압축기는 엔진동력 (또는 토크) 을 가장 소비하는 보조기기의 하나이고, 엔진에게는 큰 부하인 것은 틀림없다. 그때문에, 차량용 공조장치는, 차량의 가속시 및 등판주행시 등 엔진 동력을 차량의 전진구동에 극력 충당하게 하고자 하는 비상시에는, 압축기의 토출용량을 최소화하는 것으로 압축기에 유래하는 엔진부하를 저감하는 제어 (일시적인 부하저감조치로서의 커트제어) 를 행하도록 프로그램되어있다. 전술한 설정흡입압 가변밸브 부착 용량가변형 압축기를 사용한 공조장치에서는, 제어밸브의 설정흡입압을 통상의 설정흡입압보다도 높은 값으로 변경하는 것으로 현 흡입압을 새로운 설정압에 비하여 낮은 값으로 함으로써, 압축기의 토출용량을 최소화하는 방향으로 유도하여 실질적인 커트 제어를 실현하고 있다.

한편, 설정흡입압 가변밸브 부착의 용량가변형 압축기의 동작을 상세히 해석한 결과, 흡입압 (Ps) 을 지표로 한 피드백제어를 개재시키는 한, 의도한대로의 커트제어 (즉 엔진부하저감) 이 항상 실현되는 것은 아니라는 것이 판명되었다.

도 22 의 그래프는, 흡입압 (Ps) 과 압축기의 토출용량 (Vc) 과의 상관관계를 개념적으로 나타낸 것이다. 이 그래프로 알수 있듯이, 흡입압 (Ps) 과 토출용량 (Vc) 과의 상관곡선 (특성선) 은 한종류가 아니라, 증발기에서의 열부하의 크기에 따라서 복수의 상관곡선이 존재한다. 따라서, 어떤 압력 (Ps1) 을 피드백제어의 목표치인 설정흡입압 (Pset) 으로서 부여한다고 해도, 열부하의 상황에 따라서 제어밸브의 자율동작에 의하여 실현되는 실제의 토출용량에는 일정폭 (그래프에서는 △Vc) 의 편차가 생기고 만다. 예컨대, 증발기의 열부하가 과대한 경우에는, 설정흡입압 (Pset) 을 충분히 높게 했다고 해도, 실제의 토출용량 (Vc) 은 엔진의 부하를 저감하는 정도까지 완전히 떨어지지 않는 사태가 발생할 수 있다. 즉, 흡입압 (Ps) 에 의거한 제어에서는, 단순히 설정흡입압 (Pset) 을 높은 값으로 설정변경해도, 증발기에서의 열부하의 변화가 추종해오지 않으면, 즉각 토출용량을 떨어뜨리지 못하는 딜레머가 있다.

증발기에서의 열부하를 반영하는 흡입압 (Ps) 에 의거하여, 용량가변형 압축기의 토출용량을 조절하는 제어수법은, 차외부의 한난의 변화에 상관없이 인간의 쾌적감을 좌우하는 실온의 안정유지를 도모한다는 공조장치 본래의 목적을 달성하는데 있어서 매우 타당한 제어수법이었다. 그러나, 상기 커트제어에서 볼 수 있는 바와 같이, 공조장치 본래의 목적을 일시적으로 포기하고라도, 구동원 (엔진) 의 사정을 최우선하여 긴급피난적으로 신속한 토출용량 다운을 실현하려면, 흡입압 (Ps) 에 의거한 제어로는 충분히 대응할 수 없는 것이 실상이다.

본 발명의 목적은, 증발기에서의 열부하 상황에 영향받지 않고, 필요시에는 외부제어에 의하여 압축기의 토출용량을 신속하게 변경할 수 있는 공조장치를 제공하는 것에 있다. 특히, 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어와, 긴급피난적인 토출용량의 신속한 변경을 양립시킬 수 있는 용량가변형 압축기의 제어방법 및 용량가변형 압축기의 제어밸브를 제공하는 것에 있다.

도 1 은 제 1 실시형태에 따른 용량가변형 경사판식 압축기의 단면도,

도 2 는 용량제어밸브의 단면과 그 제어체계를 나타내는 블록도,

도 3 은 차압검출기를 포함하는 냉매순환회로의 개요를 나타내는 회로도,

도 4 는 용량제어의 메인루틴의 플로우챠트,

도 5 는 통상제어루틴의 플로우챠트,

도 6 은 아이들링검사 ·조정루틴의 플로우챠트,

도 7 은 고부하시 제어루틴의 플로우챠트,

도 8 은 가속시 제어루틴의 플로우챠트,

도 9 는 공주(空走) ·감속시 제어루틴의 플로우챠트,

도 10 은 2 점 사이의 차압제어의 시간경과에 따른 변화의 일예를 나타내는 그래프,

도 11 은 제 2 실시형태에 따른 용량가변형 경사판식 압축기의 단면도,

도 12 는 검압통로를 포함하는 압축기 하우징의 요부확대단면도,

도 13 은 하우징 후방측에서 본 DS 격벽의 부분단면도,

도 14 는 제 2 실시형태의 설정차압가변형 용량제어밸브의 단면도,

도 15 는 설정차압결정에 관련된 통상제어루틴의 플로우챠트,

도 16 은 제 2 실시형태의 별도예의 설정차압가변형 용량제어밸브의 단면도,

도 17 은 제 3 실시형태의 설정차압가변형 용량제어밸브의 단면도,

도 18 은 제 3 실시형태의 설정차압가변형 용량제어밸브의 단면도,

도 19 는 제 4 실시형태의 설정차압가변형 용량제어밸브의 단면도,

도 20 은 제 4 실시형태의 별도예의 설정차압가변형 용량제어밸브의 단면도,

도 21 은 설정차압변경 액츄에이터의 별도예의 개략단면도,

도 22 는 종래기술에서의 흡입압과 토출용량의 관계를 개념적으로 나타내는 그래프,

도 23 은 별도예가 되는 냉매순환회로의 개요를 나타내는 회로도,

도 24 는 별도예가 되는 설정차압가변형 용량제어밸브의 단면도,

도 25 는 차압현재화수단의 일예를 나타내는 단면도,

도 26 은 차압현재화수단의 일예를 나타내는 단면도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1a: 실린더보어 5: 크랭크실

12: 경사판 (캠 플레이트) 20: 피스톤

21: 흡입실 (흡입압 영역) 22: 토출실 (토출압 영역)

27: 추기(抽氣)통로 28: 급기통로

31: 응축기 32: 팽창밸브 (감압장치)

33: 증발기

36: 차압(差壓)검출기 (전기적인 차압검출수단)

40: 용량제어밸브 57: 유통저항 (차압현재화수단)

60: 제어장치 (40 및 60 은 토출용량 제어수단을 구성함)

62: A/C 스위치 63: 온도설정기

64: 온도센서 65: 차속센서

66: 엔진회전수센서

67: 스로틀센서 (액셀러레이터 개방도센서)

ECU: 엔진제어유니트 (62 ∼ 67 및 ECU 는 외부정보 검지수단을 구성함)

78: 복귀스프링 (초기화수단)

82: 작동로드의 밸브체부 (입구측 밸브체)

85: 밸브하우징 86: 밸브실

88: 압력감지실 92: 가동벽 (구획부재)

93: P1 압력실

94: P2 압력실 (88,92,93 및 94 는 기계적인 차압검출수단을 구성함)

95: 밸브체 98: 입구측 밸브체

100: 발(拔)부측 밸브체 120, 121: 스로틀 (차압현재화수단)

130: 역지밸브기구 (차압현재화수단) 131: 밸브구멍 (스로틀)

CV2, CV3: 용량제어밸브 (60 및 CV2 또는 CV3 는 토출용량 제어수단을 구성함)

M1: 외부정보 검지수단 M2: 설정차압변경 액츄에이터

P1, P2: 압력감시점 Pc: 크랭크압 (크랭크실의 내압)

TPD: 목표차압 (설정차압)

청구항 1 ∼ 14 는, 용량가변형 압축기의 토출용량제어에 종래와는 다른 수법을 채용한 공조장치에 관한 것으로, 청구항 1 및 2 는 그 특징을 단적으로 나타낸다.

즉, 청구항 1 의 발명은, 응축기, 감압장치, 증발기 및 용량가변형 압축기로 이루어지는 냉매순환회로를 구비한 공조장치로서, 상기 압축기의 냉매토출용량을 추측하는 지표로서 상기 냉매순환회로에 설정된 2 개의 압력감시점 사이의 차압을 전기적 또는 기계적으로 검출하는 차압검출수단과, 상기 차압검출수단에 의하여 검출된 차압에 의거하여 상기 압축기의 토출용량을 제어하는 토출용량 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

또, 청구항 2 의 발명은, 청구항 1 에 기재된 공조장치에 있어서, 상기 차압 이외의 다양한 외부정보를 검지하는 외부정보 검지수단을 더욱 구비하고 있고, 상기 토출용량 제어수단은, 상기 외부정보 검지수단에서 제공되는 외부정보에 의거하여 제어목표치인 설정차압을 결정함과 동시에, 그 설정차압에 상기 차압검출수단에 의하여 검출된 차압이 가까워지도록 상기 압축기의 토출용량을 피드백제어하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본건의 공조장치에서는, 압축기의 냉매토출용량을 추측하는 지표가 되는 냉매순환회로에 설정된 2 개의 압력 감시점 (P1, P2) 사이의 차압을 직접의 제어지표 (또는 제어 파라미터) 로 하고, 차압검출수단에 의하여 순차로 검출되는 2 점 사이의 차압이, 외부정보에 의거하여 토출용량 제어수단에 의하여 연산결정된 제어목표치인 설정차압에 가까워지도록 압축기의 토출용량 (토출능력) 이 피드백제어된다. 즉, 이 피드백제어에서는, 증발기에서의 열부하 상황을 여실히 반영하는 물리량 (예컨대 흡입압 (Ps)) 을 직접의 제어지표로 하지 않고, 검출차압을 설정차압에 거의 일치시킨다는 관점만으로, 압축기의 부하 토크와 상관성을 갖는 토출용량의 제어가 이루어진다. 따라서, 필요시 (비상시) 에는, 증발기에서의 열부하상황에 영향받지 않고 압축기의 토출용량 (나아가서는 부하 토크) 을 단시간에 급변시키는 긴급 피난적인 용량변경도 가능해진다. 한편, 통상시에는, 외부정보에 의거하여 증발기에서의 열부하 상황을 감안하면서 설정차압을 적당히변경함으로써 압축기의 토출용량을 시간과 함께 최적화하고, 실온의 안정유지를 도모한다는 공조장치 본래의 목적을 달성할 수 있다. 즉, 냉매순환회로에서의 2 점 사이의 차압에 의거하는 피드백제어에 의하면, 통상시에 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어와, 비상시의 긴급피난적인 토출용량의 신속한 변경을 양립시키는 것이 가능해진다.

청구항 3 의 발명은, 청구항 2 에 기재된 공조장치에 있어서, 상기 용량가변형 압축기는, 캠 플레이트를 수용하는 크랭크실의 내압을 제어하는 것으로 토출용량변경이 가능한 타입이고, 상기 토출용량 제어수단은, 외부로부터의 제어에 의하여 밸브개방도 조절이 가능한 상기 크랭크실의 내압을 조절하기 위한 제어밸브와, 상기 차압검출수단 및 상기 외부정보 검지수단과 전기적으로 접속되어 상기 제어밸브의 밸브개방도를 제어하는 제어장치로 구성되는 것을 특징으로 한다. 청구항 3 은, 상기 2 점 사이의 차압을, 전기적으로 검출하는 차압검출수단을 사용한 경우의 토출용량 제어수단의 바람직한 구성을 한정한 것이고, 그 구체적인 실시형태는 제 1 실시형태로서 후술된다. 이 구성에 의하면, 크랭크실의 내압은, 제어장치가 검출차압과 외부정보에 의거하여 제어밸브의 개방도를 직접제어하는 것으로 결정된다. 따라서 당해 제어밸브는, 그 동작이 제어장치에 의하여 완전히 지배되는 타율적인 기계요소라고 말할 수 있다.

청구항 4 의 발명은, 청구항 2 에 기재된 공조장치에 있어서, 상기 용량가변형 압축기는, 캠 플레이트를 수용하는 크랭크실의 내압을 제어하는 것으로 토출용량을 변경할 수 있는 타입이고, 상기 토출용량 제어수단은, 상기 2 개의 압력감시점 사이의 차압을 기계적으로 검출하는 상기 차압검출수단을 내장하여 그 검출차압에 의거하여 자율적으로 밸브개방도 조절이 가능하며, 또한 그 자율적인 밸브개방도 조절동작의 기준이 되는 설정차압을 외부로부터의 제어에 의하여 변경이 가능한 상기 크랭크실의 내압을 조절하기 위한 제어밸브와, 상기 외부정보 검지수단과 전기적으로 접속되어 상기 제어밸브의 설정차압을 가변설정하는 제어장치로 구성되는 것을 특징으로 한다. 청구항 4 는, 상기 2 점 사이의 차압을 기계적으로 검출하는 차압검출수단을 사용한 경우의 토출용량 제어수단의 바람직한 구성을 한정한 것이고, 그 구체적인 실시형태는 제 2, 제 3 및 제 4 실시형태로서 후술한다. 이 구성에 의하면, 크랭크실의 내압은, 차압을 기계적으로 검출하는 차압검출수단을 내장한 제어밸브의 자율적인 밸브개방도 조절동작에 의하여 결정된다. 즉, 제어밸브는 상기 2 점 사이의 차압이 설정차압대로의 차압을 실현하도록 크랭크실의 내압을 유도하고, 결과적으로 압축기의 토출용량을 설정차압에 맞춘다. 이러한 점에 한해서 해당 제어밸브는, 설정차압에 대응한 압축기의 토출용량제어를 자기완결적으로 실현하는 자율적인 기계요소라고 할 수 있다. 제어장치는, 이러한 제어밸브에 대하여 외부정보를 참조하면서 설정차압의 변경을 지령하는데 지나지 않는다. 설정차압을 외부로부터의 제어로 변경할 수 있다는 의미에서, 해당 제어밸브는 타율적인 성격도 함께 갖는다. 청구항 4 의 구성에 의하면, 제어밸브 자체가 상기 2 점 사이의 차압을 감안한 자율적인 밸브개방도 조절을 행하기 때문에, 제어장치의 처리부담이 청구항 3 의 경우에 비하여 대폭으로 경감된다.

청구항 5, 6, 7 및 8 은, 상기 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 의 바람직한 설정양태를 한정한 것이다. 본건 발명의 취지에 의거하면, 압축기의 토출용량과 상관하는 차압을 계측할 수 있다면, 2 개의 압력감시점은 냉매순환회로의 어디에 설정되어도 된다. 그 경우에도 특히, 증발기와 압축기의 흡입압 영역을 연결하는 냉매순환경로에 2 개의 압력감시점을 설정하는 것 (청구항 5) 및 압축기의 토출압영역과 응축기를 연결하는 냉매순환경로에 2 개의 압력감시점을 설정하는 것 (청구항 6) 은 바람직하다. 그리고, 청구항 7 및 8 은, 2 개의 압력감시점을 압축기의 내부에 설정하는 경우의 바람직한 양태를 한정하는 것이다. 이 청구항 7 및 8 에 의하면, 상기 차압검출수단을 내장한 제어밸브 (청구항 4 참조) 를 압축기에 조립하는 것이 용이해진다.

청구항 9 는, 비상시의 토출용량제어의 바람직한 양태를 한정한 것이다. 청구항 9 중의 「소정용량」이란, 바람직하게는 압축기의 부하토크를 최소 또는 최대로 하는 최소 또는 최대의 토출용량이다. 청구항 10 은 통상시의 피드백제어에서의 설정차압의 바람직한 결정수법을 한정한 것이다. 청구항 11, 12 및 13 은 차량용 공조장치에서의 비상시 처리방식에 대하여 언급한 것이다. 청구항 9 ∼ 13 에 기재한 사항의 의미는, 후술하는 「발명의 실시형태」에서의 설명으로 명확해진다.

청구항 14 의 발명은, 청구항 1 ∼ 13 의 어느 한 항에 기재된 공조장치에 있어서, 상기 냉매순환회로에 설정된 2 개의 압력감시점 사이에는, 해당 2 개의 압력감시점 사이에서의 차압을 현재화시키기 위한 차압현재화수단이 배열설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 차압현재화수단을 설치하는 것으로, 2 개의 압력감시점 사이에서의 차압이 현재화, 명확화 또는 확대되고, 2 점 사이의 차압에 의거한 제어가 용이해진다.

청구항 15 는, 차량용 공조장치에 조립되는 용량가변형 압축기에서의 토출용량의 제어방법에 관한 것이다. 이 기술적 의의는, 전술한 공조장치와 본질적으로 동일하다. 따라서, 청구항 1 ∼ 14 에 기재한 기술사항을 적절히 선택하여 청구항 15 에 부가하는 것이 허용되는 것으로 이해해야 한다. 그리고「실내온도와 상관성이 있는 물리량」이란, 예컨대 증발기에 의하여 열을 빼앗긴 공기의 취출구에서의 온도 등을 의미하는데, 온도가 아니라 압력 및 일사량과 같은 물리량이어도 지장이 없다.

청구항 16 ∼ 21 은, 캠 플레이트를 수용하는 크랭크실의 내압을 제어하는 것으로 토출용량변경이 가능한 용량가변형 압축기에 사용되는 제어밸브로서, 상기 2 개의 압력감시점 사이의 차압을 기계적으로 검출하고 그 검출차압에 의거하여 자율적으로 밸브개방도 조절이 가능한 제어밸브에 관한 것이다.

청구항 16 의 발명은, 캠 플레이트를 수용하는 크랭크실의 내압을 제어하는 것으로 토출용량변경이 가능한 용량 가변형 압축기에 사용되는 제어밸브로서, 압축기의 토출압영역과 크랭크실을 연결하는 급기통로 또는 압축기의 흡입압 영역과 크랭크실을 연결하는 추기통로의 일부를 구성하기 위하여 밸브하우징내에 구획된 밸브실과, 상기 밸브실내에 이동가능하게 설치된 해당 밸브실내에서의 위치에 따라서 상기 급기통로 또는 추기통로의 개방도를 조절하는 밸브체와, 냉매순환회로에 설정된 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 사이의 차압을 검출함과 동시에 그 차압에 의거하여 힘을 상기 밸브체에 미치게 하여 밸브실내에서의 밸브체의 위치결정에 관여하는 차압검출수단과, 적어도 상기 차압검출수단에 대하여 작동연결가능하게 설치되고, 해당 차압검출수단에 의한 밸브체의 위치결정 동작의 기준이 되는 설정차압을 외부로부터의 제어에 의하여 변경가능하게 하는 설정차압변경 액츄에이터를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이 제어밸브에서는, 차압검출수단에 의하여 검출되는 상기 2 점 사이의 차압에 의거한 힘이 밸브체에 미쳐 밸브실내에서의 밸브체의 위치결정이 이루어지고, 급기통로 또는 추기통로의 개방도가 내부자율적으로 조절된다. 급기통로 또는 추기통로의 개방도조절의 결과, 압축기의 크랭크실 내압이 제어되어 압축기의 토출용량이 조절 (또는 변경) 된다. 그 때의 토출용량은, 차압검출수단에 의하여 검출되는 차압이 설정차압변경 액츄에이터를 통하여 외부적으로 설정되는 설정차압을 거의 실현하는 것으로서 정해진다. 즉, 설정차압변경 액츄에이터에 의하여 설정차압이 변경되지 않는 한, 이 제어밸브는, 상기 2 점 사이의 차압이 설정차압대로의 차압을 실현하도록 크랭크실의 내압을 유도하고 압축기의 토출용량을 설정차압으로 맞추는, 소위 자기완결적인 내부제어방식의 정용량밸브로서 기능한다. 한편, 설정차압변경 액츄에이터를 통하여 외부로부터 설정차압을 변경하면, 그것에 따라서 압축기의 토출용량을 변화시킨다. 그 의미에서 이 제어밸브는, 외부제어에 의하여 압축기의 토출용량을 임의 조절가능한 외부제어방식의 용량가변밸브로서 기능한다. 이러한 제어밸브를 사용하면, 통상시의 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어와, 비상시의 긴급피난적인 토출용량의 신속한 변경을 양립시키는 것이 가능해진다.

청구항 17 및 18 은, 청구항 16 의 제어밸브에 내장되는 차압검출수단의 바람직한 구성을 한정한 것이다. 청구항 19 는, 청구항 16 ∼ 18 의 제어밸브에 있어서, 2 개의 압력감시점을 압축기의 내부에 설정하는 경우의 바람직한 양태를 한정한 것이다. 이 청구항 19 에 의하면, 차압검출수단을 내장한 제어밸브를 압축기에 조립하는 것이 용이해진다. 청구항 20 은, 청구항 16 ∼ 19 의 제어밸브에 있어서, 설정차압변경 액츄에이터의 바람직한 양태를 한정한 것이다. 외부로부터의 통전제어에 의하여 전자 탄성지지력을 변화시키는 솔레노이드부는, 제어밸브의 설정차압을 신속하게 변경하면서 또한 적정하게 유지할 수 있고, 제어밸브에 조립하는 설정차압변경 액츄에이터로서 매우 바람직하다. 청구항 17 ∼ 20 에 기재한 사항의 의미는, 후술하는 「발명의 실시형태」의 설명에 의하여 더욱 명확해진다.

청구항 21 의 발명은, 청구항 20 에 기재한 용량가변형 압축기의 제어밸브에 있어서, 상기 솔레노이드부로의 비통전시에는, 크랭크실의 내압이 증대하는 방향으로 상기 밸브체를 위치결정하는 초기화수단을 더욱 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 솔레노이드부로의 전력공급이 돌연 정지될때에도, 자발적으로 크랭크실 내압을 높여 압축기의 토출용량을 감소방향으로 유도하는 것, 즉 압축기의 부하 토크를 제로 또는 최소로 할 수 있고, 용량가변형 압축기의 안전성 (비상사태에 대한 안전화 대응능력) 이 높아진다. 또, 압축기가 저용량상태에서 정지하면, 압축기의 다음회 기동시의 외부구동원의 부담을 경감할 수 있다. 그리고, 이러한 초기화수단의 주요한 구성요소로는, 후술하는 「발명의 실시형태」에서 언급하는 복귀스프링 (78) 을 예시할 수 있다.

(발명의 실시형태)

본 발명을 차량용 공조장치에 구체화한 몇가지의 실시형태를 설명한다.

(제 1 실시형태: 도 1 ∼ 도 10 참조)

도 1 에 나타낸 바와 같이, 차량용 공조장치의 냉방회로 (즉 냉매순환회로) 는, 용량가변형 경사판식 압축기와 외부냉매회로 (30) 를 구비하고 있다. 외부냉매회로 (30) 는 예컨대 응축기 (콘덴서) (31), 감압장치로서의 온도식 팽창밸브 (32) 및 증발기 (에버포레이터)(33) 를 구비하고 있다. 팽창밸브 (32) 의 개방도는, 증발기 (33) 의 출구측 또는 하류측에 설치된 온도감지통 (34) 의 검지온도 및 증발압력 (증발기 출구압력) 에 의거하여 피드백제어된다. 팽창밸브 (32) 는 열부하에 알맞는 액냉매를 증발기 (33) 에 공급하여 외부냉매회로 (30) 에서의 냉매유량을 조절한다. 상기 압축기는, 외부냉매회로 (30) 의 하류역에서 냉매가스를 흡입하여 압축하고, 압축한 가스를 외부냉매회로 (30) 의 상류역에 토출한다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 용량가변형 경사판식 압축기 (왕복피스톤식 압축기) 는, 실린더블럭 (1) 과, 그 전단에 접합된 프론트하우징 (2) 과, 실린더블록 (1) 의 후단에 밸브형성체 (3) 를 통하여 접합된 리어하우징 (4) 을 구비하고 있다. 이들 1, 2, 3 및 4 는, 복수개의 관통볼트 (10) (한개만 도시) 에 의하여 상호 접합고정되어 해당 압축기의 하우징을 구성한다. 실린더 블록 (1) 과 프론트하우징 (2) 에 둘러싸인 영역에는 크랭크실 (5) 이 구획되어 있다. 크랭크실 (5) 내에는 구동축 (6) 이 전후 한 쌍의 레디얼 베어링 (8A, 8B) 에 의하여 회전가능하게 지지되어 있다. 실린더블록 (1) 의 중앙에 형성된 수용 오목부내에는, 전방 탄성지지 스프링 (7) 및 후측 스러스트베어링 (9B) 가 배열설치되어 있다. 한편, 크랭크실 (5) 에 있어서 구동축 (6) 상에는 래그플레이트 (11) 가 일체 회전가능하게 고정되고, 래그플레이트 (11) 와 프론트하우징 (2) 의 내벽면과의 사이에는 전측 스러스트베어링 (9A) 이 배열설치되어 있다. 일체화된 구동축 (6) 및 래그플레이트 (11) 는, 스프링 (7) 으로 전방 탄성지지된 후측 스러스트베어링 (9B) 와 전측 스러스트베어링 (9A) 에 의하여 스러스트방향 (구동축 축선방향) 으로 위치결정된다.

구동축 (6) 의 전단부는, 동력전달기구 (PT) 를 통하여 외부구동원으로서의 차량엔진 (E) 에 작동연결되어 있다. 동력전달기구 (PT) 는, 외부로부터의 전기제어에 의하여 동력의 전달/차단 선택이 가능한 클러치기구 (예컨대 전자 클러치) 라도 좋고, 또는 그와 같은 클러치기구를 갖지 않는 상시 전달형의 클러치레스 기구 (예컨대, 벨트/풀리의 조합) 라도 좋다. 그리고, 본건에서는 설명의 간략화를 위하여, 클러치레스 타입의 동력전달기구가 채용되어 있는 것으로서 압축기의 제어내용을 후에 설명한다.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 크랭크실 (5) 내에는 캠 플레이트인 경사판 (12) 이 수용되어 있다. 경사판 (12) 의 중앙부에는 삽입관통구멍이 관통하여 설치되고, 이 삽입관통구멍내에 구동축 (6) 이 배치되어 있다. 경사판 (12) 은, 연결안내기구로서의 힌지기구 (13) 를 통하여 래그플레이트 (11) 및 구동축 (6) 에 작동연결되어 있다. 힌지기구 (13) 는, 래그플레이트 (11) 의 리어면으로부터 돌출설치된 2 개의 지지아암 (14) (하나만 도시) 과, 경사판 (12) 의 프론트면으로부터 돌출설치된 2 개의 가이드 핀 (15) (한개만 도시) 으로 구성되어 있다. 지지아암 (14) 과 가이드핀 (15) 의 연계 및 경사판 (12) 의 중앙 삽입관통구멍내에서의 구동축 (6) 과의 접촉에 의하여, 경사판 (12) 은 래그플레이트 (11) 및 구동축 (6) 과 동기회전가능함과 동시에 구동축 (6) 의 축방향으로의 슬라이드 이동을 수반하면서 구동축 (6) 에 대하여 경사운동이 가능하게 되어있다. 그리고 경사판 (12) 은, 구동축 (6) 을 사이에 두고 상기 힌지기구 (13) 와 반대측에 카운터웨이트부 (12a) 를 갖고 있다.

래그플레이트 (11) 와 경사판 (12) 과의 사이에서 구동축 (6) 의 주위에는 경사각 감소 스프링 (16) 이 설치되어 있다. 이 스프링 (16) 은 경사판 (12) 을 실린더블록 (1) 에 접근하는 방향 (즉 경사각 감소방향) 으로 탄성지지한다. 또 구동축 (6) 에 고착된 규제 링 (18) 과 경사판 (12) 의 사이에서 구동축 (6) 의 주위에는 복귀스프링 (17) 이 설치되어 있다. 이 복귀스프링 (17) 은, 경사판 (12) 이 큰 경사각 상태 (이점쇄선으로 표시) 에 있을때는 구동축 (6) 에 단순히 감겨설치될 뿐이며 경사판 그외의 부재에 대하여 어떤 탄성지지작용도 하지 않으나, 경사판 (12) 이 작은 경사각 상태 (실선으로 표시) 로 이행하면, 상기 규제 링 (18) 과 경사판 (12) 의 사이에서 압축되어 경사판 (12) 을 실린더블록 (1) 으로부터 이간하는 방향 (즉 경사각 증대방향) 으로 탄성지지한다. 그리고, 경사판(12) 이 압축기 운전시에 최소 경사각 (θmin) (예컨대 1 ∼ 5°의 범위의 각도) 에 도달했을 때도, 복귀스프링 (17) 이 완전히 수축되지 않도록 스프링 (17) 의 자연길이 및 규제 링 (18) 의 위치가 설정된다.

실린더블록 (1) 에는, 구동축 (6) 을 둘러싸고 복수의 실린더보어 (1a) (하나만 도시) 가 형성되고, 각각의 실린더보어 (1a) 의 리어측단은 상기 밸브형성체 (3) 로 폐색되어 있다. 각각의 실린더보어 (1a) 에는 편두형의 피스톤 (20) 이 왕복운동가능하게 수용되어 있고, 각각의 보어 (1a) 내에는 피스톤 (20) 의 왕복운동에 따라서 체적변화하는 압축실이 구획되어 있다. 각각의 피스톤 (20) 의 전단부는 한쌍의 슈 (19) 를 통하여 경사판 (12) 의 외주부에 계류되고, 이들의 슈 (19) 를 통하여 각각의 피스톤 (20) 은 경사판 (12) 에 작동연결되어 있다. 이 때문에, 경사판 (12) 이 구동축 (6) 과 동기회전하는 것으로, 경사판 (12) 의 회전운동이 그 경사각 (θ) 에 대응하는 스트로크에서의 피스톤 (20) 의 왕복직선운동으로 변환된다.

또한, 밸브형성체 (3) 와 리어하우징 (4) 의 사이에는, 중심역에 위치하는 흡입실 (21) 과, 그것을 둘러싸는 토출실 (22) 이 구획형성되어 있다. 밸브형성체 (3) 는, 흡입밸브 형성판, 포트 형성판, 토출밸브 형성판 및 리테이너 형성판을 중합하여 이루어지는 것이다. 이 밸브 형성체 (3) 에는 각각의 실린더보어 (1a) 에 대응하여, 흡입포트 (23) 및 동 포트 (23) 를 개폐하는 흡입밸브 (24), 및, 토출포트 (25) 및 동 포트 (25) 를 개폐하는 토출밸브 (26) 가 형성되어 있다. 흡입포트 (23) 를 통하여 흡입실 (21) 과 각각의 실린더보어 (1a) 가 연통되고, 토출포트 (25) 를 통하여 각각의 실린더보어 (1a) 와 토출실 (22) 가 연통된다. 그리고, 증발기 (33) 의 출구에서 흡입실 (21) (흡입압 (Ps) 의 영역) 로 유도된 냉매가스는, 각각의 피스톤 (20) 의 상사점 위치에서 하사점측으로의 왕복운동에 의하여 흡입포트 (23) 및 흡입밸브 (24) 를 통하여 실린더보어 (1a) 에 흡입된다. 실린더보어 (1a) 에 흡입된 냉매가스는, 피스톤 (20) 의 하사점위치에서 상사점측으로의 왕복운동에 의하여 소정의 압력으로까지 압축되고, 토출포트 (25) 및 토출밸브 (26) 를 통하여 토출실 (22) (토출압 (Pd) 의 영역) 로 토출된다. 토출실 (22) 의 고압냉매는 응축기 (31) 로 유도된다.

이 압축기에서는, 엔진 (E) 으로부터의 동력공급에 의하여 구동축 (6) 이 회전되면, 그에 수반하여 소정각도 (θ) 로 경사진 경사판 (12) 이 회전한다. 그때의 각도 (θ) 는 경사각이라고 부르며, 일반적으로 구동축 (6) 에 직교하는 가상평면과 경사판 (12) 이 이루는 각도로서 파악된다. 경사판의 회전에 따라서 각각의 피스톤 (20) 이 경사각 (θ) 에 대응한 스트로크에서 왕복운동되고, 상술한 바와 같이 각각의 실린더보어 (1a) 에서는, 냉매가스의 흡입, 압축 및 토출이 순차 반복된다.

경사판 (12) 의 경사각 (θ) 은, 경사판 회전시의 원심력에 기인하는 회전운동 모멘트, 경사각 감소 스프링 (16) (및 복귀스프링 (17)) 의 탄성지지작용에 기인하는 스프링력에 의한 모멘트, 피스톤 (20) 의 왕복관성력에 의한 모멘트, 가스압에 의한 모멘트 등의 각종 모멘트의 상호 밸런스에 의거하여 결정된다. 가스압에 의한 모멘트란, 실린더보어 내압과, 피스톤 배압에 해당하는 크랭크실 (5) 의내압 (크랭크압 (Pc)) 과의 상관관계에 의거하여 발생하는 모멘트이고, 크랭크압 (Pc) 에 따라서 경사각 감소방향으로도 경사각 증대방향으로도 작용한다. 이 압축기에서는, 후술하는 용량제어밸브 (40) 를 사용하여 크랭크압 (Pc) 을 조절하고 상기 가스압에 의한 모멘트를 적당히 변경함으로써, 경사판의 경사각 (θ) 을 최소경사각 (θmin) 과 최대경사각 (θmax) 과의 사이의 임의의 각도로 설정가능하게 하고 있다. 그리고, 최대경사각 (θmax) 은, 경사판 (12) 의 카운터웨이트부 (12a) 가 래그플레이트 (11) 의 규제부 (11a) 에 맞닿는 것으로 규제된다. 한편, 최소경사각 (θmin) 은, 상기 가스압에 의한 모멘트가 경사각 감소방향으로 거의 최대화한 상태하에서의 경사각 감소 스프링 (16) 과 복귀스프링 (17) 과의 탄성지지력 밸런스를 지배적 요인으로 하여 결정된다.

(크랭크압 제어기구)

경사판 (12) 의 경사각 제어에 관여하는 크랭크압 (Pc) 을 제어하기 위한 크랭크압 제어기구는, 도 1 및 도 2 에 나타나는 압축기 하우징내에 설치된 추기통로 (27) 및 급기통로 (28) 와 용량제어밸브 (40) 에 의하여 구성된다. 추기통로 (27) 는 흡입실 (21) 과 크랭크실 (5) 을 접속한다. 급기통로 (28) 는 토출실 (22) 와 크랭크실 (5) 을 접속하고, 그 도중에는 용량제어밸브 (40) 가 설치되어 있다. 제어밸브 (40) 의 개방도를 조절하는 것으로 급기통로 (28) 를 통한 크랭크실 (5) 로의 고압가스의 도입량과 추기통로 (27) 를 통한 크랭크실 (5) 로부터의 가스도출량의 밸런스가 제어되고, 크랭크압 (Pc) 이 결정된다. 크랭크압 (Pc) 의 변경에 따라서, 피스톤 (20) 을 통한 크랭크압 (Pc) 과 실린더보어 (1a)의 내압의 차가 변경되고, 경사판의 경사각 (θ) 이 변경되는 결과, 피스톤의 스트로크 즉, 토출용량이 조절된다. 그리고, 급기통로 (28) 및 추기통로 (27) 는, 토출실, 크랭크실 및 흡입실을 순환하는 제어용 냉매가스의 이동경로를 제공한다.

도 2 에 나타낸 바와 같이, 용량제어밸브 (40) 는, 상반부의 입구측 밸브부 (41) 와 하반부의 솔레노이드부 (51) 로 이루어진다. 입구측 밸브부 (41) 의 밸브하우징에는, 도입포트 (42), 밸브실 (43), 밸브구멍 (44) 및 도출포트 (45) 가 형성되고, 이들 42 ∼ 45 는 급기통로 (28) 의 일부를 구성한다. 밸브실 (43) 내에는, 밸브구멍 (44) 에 접촉분리가 가능한 밸브체 (46) 와, 그 밸브체를 밸브구멍을 폐쇄하는 방향으로 탄성지지하는 폐쇄스프링 (47) 이 설치되어 있다. 제어밸브의 솔레노이드부 (51) 는, 고정철심 (52), 가동철심 (53), 양철심을 걸치듯이 배치된 코일 (54) 및 개방스프링 (55) 을 구비하고 있다. 가동철심 (53) 과 밸브체 (46) 의 사이에는 양자를 작동연결하는 로드 (48) 가 설치되어 있다. 개방스프링 (55) 은, 폐쇄스프링 (47) 의 스프링력을 능가하는 스프링력을 가지고 있고, 폐쇄스프링 (47) 의 작용에 상관없이, 가동철심 (53) 및 로드 (48) 를 통하여 밸브체 (46) 를 밸브구멍 (44) 에서 멀어지는 방향 (개방방향) 으로 탄성지지한다. 한편, 외부로부터의 통전제어에 의하여 코일 (54) 에 전류가 공급되어 솔레노이드부 (51) 가 여자되면, 양철심 (52, 53) 사이에 흡인방향의 전자 탄성지지력이 발생한다. 이 전자 탄성지지력은, 개방스프링 (55) 의 탄성지지력과 반대방향으로 작용한다. 따라서, 밸브구멍 (44) 에 대한 밸브체 (46) 의 위치 (즉 제어밸브 (40) 의 개방도) 는, 폐쇄스프링 (47) 및 상기 전자력에 의한 하향 탄성지지력과, 개방스프링 (55) 에 의한 상향 탄성지지력의 밸런스에 의거하여 결정된다. 상기 전자력은 코일 (54) 로의 에너지 공급량에 따라서 변화하기 때문에, 코일 (54) 로의 통전제어에 의거하여 제어밸브 (40) 의 개방도를 0 % 에서 100 % 의 범위에서 임의 조절할 수 있다. 그리고, 코일 (54) 로의 통전제어는, 아날로그적인 전류값 제어, 또는 통전시의 듀티비를 적절히 변화시키는 듀티제어 내지 PWM 제어 (펄스폭 변조제어) 어느 것이라도 된다. 본 실시형태에서는 듀티제어를 채용한다. 제어밸브 (40) 의 구조상, 듀티비 (Dt) 를 작게 하면 밸브개방도가 커지고, 듀티비 (Dt) 를 크게 하면 밸브개방도가 작아진다.

(차압검출기)

도 3 에 개념적으로 나타낸 바와 같이, 외부냉매회로 (30) 의 하류역에는, 증발기 (33) 의 출구와 압축기의 흡입실 (21) 을 연결하는 냉매가스의 유통관 (35) 이 설치되고, 그 유통관 (35) 을 따라서 차압검출기 (36) 가 배열설치되어 있다. 차압검출기 (36) 는, 제 1 압력센서 (37), 제 2 압력센서 (38) 및 신호처리회로 (39) 로 구성되어 있고, 전기적인 차압검출수단으로서 기능한다. 유통관 (35) 에는 흐름방향으로 소정 거리만큼 떨어진 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 이 정해지고, 제 1 압력센서 (37) 는 상류측의 압력감시점 (P1) 에서의 가스압 (PsH) 을, 제 2 압력센서 (38) 는 하류측의 압력감시점 (P2) 에서의 가스압 (PsL) 을 각각 검출한다. 신호처리회로 (39) 는, 양 센서 (37,38) 로부터 입력되는 가스압 (PsH, PsL) 의 검출신호에 의거하여, PsH 과 PsL 의 차압 (△P(t)) 에 관한 새로운 신호를 생성하고, 그것을 제어장치 (60) 에 출력한다.

일반적 경향으로서, 용량가변형 압축기의 토출용량이 크고 냉매순환회로를 흐르는 냉매의 유량도 클수록, 회로 또는 배관의 단위길이당의 압력손실도 커진다. 즉, 냉매순환회로에서의 임의의 2 점 사이에서의 압력손실 (차압) 은, 해당 회로에서의 냉매의 유량과 플러스의 상관을 나타낸다. 그리하여 본 실시형태와 같이, 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 사이의 차압 △P(t) = PsH - PsL 을 파악하는 것은, 압축기의 토출용량을 감접적으로 검출하는 것이 된다. 즉, 차압검출기 (36) 는, 냉매순환회로에서의 냉매유량 및 압축기의 토출용량을 간접검지하고, 그 검지정보를 전기신호로서 출력하는 검지수단으로서 기능한다.

(제어체계)

차량용 공조장치는, 해당 공조장치의 전반적인 제어를 관리하는 제어장치 (60) 를 구비하고 있다. 도 2 에 나타나듯이, 제어장치 (60) 는, CPU, ROM, RAM, 타이머 및 I/O 를 구비한 컴퓨터 유사의 제어유니트이다. 상기 ROM 에는, 후술하는 각종 제어프로프램 (도 4 ∼ 도 9 의 플로우챠트 참조) 및 초기데이터가 기억되어 있다. RAM 은 작업용 기억영역을 제공하고, 타이머는 CPU 로부터의 지령에 의거하여 경과시간의 계측 및 CPU 로의 시각도달의 고지를 행한다. I/O 는, 복수의 입출력단자를 구비한 제어장치 (60) 의 입출력 인터페이스회로이다. I/O 의 출력단자에는 구동회로 (61) 가 접속되어 있다. 구동회로 (61) 는 제어장치 (60) 로부터의 지령에 의거하여, 제어밸브 (40) 의 코일 (54) 에 대하여 듀티제어된 구동신호를 출력한다. 그리고, 적어도 용량제어밸브 (40) 및 제어장치 (60) 에 의하여 토출용량 제어수단이 구성된다.

제어장치 (60) 의 I/O 의 입력단자에는 적어도, 상기 차압검출기 (36) 외에 A/C 스위치 (62), 온도설정기 (63), 온도센서 (64) 및 ECU 가 접속되어 있다. A/C 스위치 (62) 는 차량의 탑승원에 의하여 조작되는 공조장치의 ON/OFF 전환스위치이고, 제어장치 (60) 에 대하여 공조장치의 ON/OFF 설정상황에 관한 정보를 제공한다. 온도설정기 (63) 는 차량의 탑승원에 의하여 조작되는 바람직한 온도의 설정기이고, 제어장치 (60) 에 대하여 설정온도 (Te(set)) 에 관한 정보를 제공한다. 온도센서 (64) 는 상기 증발기 (33) 의 근방에 설치된 센서이고, 증발기 (33) 를 통과하는 것으로 냉각 (열교환) 된 실내공기의 온도를 측정하고, 검출한 온도 (Te(t)) 를 실온정보로서 제어장치 (60) 에 제공한다. 차압검출기 (36) 는, 냉매순환회로에서의 냉매유량 및 압축기의 토출용량에 관한 정보 (△P(t)) 를 제어장치 (60) 에 제공한다.

ECU 는 차량엔진 등의 제어유니트이고, 차속센서 (65), 엔진회전수센서 (66) 및 스로틀센서 (또는 액셀러레이터 개방도센서) (67) 와 접속되어 있다. 스로틀센서 (67) 는, 엔진의 흡기관로에 설치된 스로틀밸브의 각도 (또는 개방도) 를 검지하는 센서이고, 이 스로틀밸브 각도 (또는 개방도) 는 차량의 조종자에 의한 액셀러레이터 페달의 밟는양을 반영한다. 다시말하면, 제어장치 (60) 는 ECU 를 통하여 차량의 운전상황에 관한 정보, 즉 차속 (V), 엔진 회전수 (NE), ECU 에 의하여 번역된 엑셀레이터 페달의 밟는 양, 액셀러레이터 개방도 (Ac(t)) 에 관한 정보가 제공된다. 그리고 각종 센서류 (62, 63, 64, 65, 66, 67) 및 ECU 는 외부정보 검지수단 (M1) 을 구성한다.

제어장치 (60) 는, 외부정보 검지수단 (M1) 으로부터 제공되는 외부정보에 의거하여 현재상황을 판단함과 동시에 구동회로 (61) 로부터 제어밸브의 솔레노이드코일 (54) 에 출력되는 구동신호의 듀티비 (Dt) 를 연산한다. 그리고 연산된 듀티비 (Dt) 에서의 구동신호출력을 구동회로 (61) 에 지령함으로써, 제어밸브 (40) 의 개방도를 리얼타임으로 임의 조절하고, 크랭크압 (Pc) 의 신속한 변경 나아가서는 피스톤 스트로크 (이것은 토출용량이고 부하토크이다) 의 신속한 변경을 실현한다. 이하에, 압축기의 용량제어에 관한 플로우챠트 (도 4 ∼ 도 9) 를 참조하여 제어장치 (60) 에 의한 듀티제어를 상세히 설명한다. 그리고 도 4 의 챠트는, 공조제어 프로그램의 뼈대가 되는 메인루틴을 나타낸다. 도 5 ∼ 도 9 의 챠트는, 상기 메인루틴에 있어서 소정의 판정조건을 만족시켰을 때 실행되는 개개의 처리의 서브루틴을 나타낸다.

(메인루틴)

차량의 이그니션 스위치 (또는 스타트 스위치) 가 ON 되면, ECU 및 제어장치 (60) 에는 전력이 공급되고, 이들 제어유니트는 연산처리를 개시한다. 제어장치 (60) 는, 도 4 의 스텝 (S41) (이하 단순히「S41」라고 함, 다른 스텝도 이하 동일함) 에 있어서 초기도입 프로프램에 따라서 각종 초기설정을 행한다. 예컨대, 설정차압이라고 해야할 목표차압 (TPD) 및 듀티비 (Dt) 에 초기치 또는 잠정치를 부여한다. TDP 는, 후에 설명하는 차압 (PsH - PsL) 의 피드백제어에서의 목표치가 되는 것이다. S41 의 초기설정후, 처리는, S42 이하에 나타낸 상태감시 및 듀티비의 내부연산처리로 진행된다.

S42 에서는, A/C 스위치 (62) 가 ON 될 때까지 해당 스위치의 ON/OFF 상황을 감시한다. 스위치 (62) 가 ON 되면, 제어장치 (60) 는 S43 에서, 차량이 정지상태이면서 또한 엔진 (E) 이 아이들링 중인지 아닌지를 판정한다. 구체적으로는 차속 (V) 이 제로이면서 또한 엔진회전수 (NE) 가 낫제로 (not zero) 인지 아닌지를 판정한다. S43 판정이 NO 이면 비상시 판정루틴 (S44 ∼ S47) 으로 진행되고, 그렇지 않으면 아이들링 검사 ·조정루틴 (RF6) (도 6 참조) 으로 이행한다. 그리고 차량측에서의 변속기 (클러치를 포함) 의 동작에 의하여, 차속 (V) 이 제로보다 크나 엔진 구동력이 구동륜으로 전달되지 않는 경우에도, S43 에서 YES 로 판정된다. 서브루틴 (RF6) 에서의 처리내용에 대해서는 후술한다.

비상시 판정루틴의 제 1 판정스텝 (S44) 에서는, 그 때의 액셀러레이터 개방도 (Ac(t)) 가 제 1 액셀러레이터 개방도 판정치 (Ac(D1)) 보다도 큰지 아닌지를 판정한다. 이 판정은, 액셀러레이터 개방도 (Ac(t)) 가 정속 수평주행에서의 통상의 액셀러레이터 개방도에 비하여 과도하게 커져 있는지 아닌지를 조사한 것이며, 예컨대 등판주행과 같은 엔진의 고부하 상태를 간접 검출하는 것을 목적으로 한다. 그리하여 상기 제 1 판정치 (Ac(D1)) 는, 예컨대 최대 액셀러레이터 개방도 (100 %) 또는 그 8 할 내지 9 할이라는 값으로 설정된다. S44 판정이 YES, 즉 엔진이 고부하상태인 경우에는, 고부하시 제어루틴 (RF7) (도 7 참조) 으로 이행한다. 서브루틴 (RF7) 에서의 처리내용에 대하여 후술한다.

비상시 판정루틴의 제 2 판정스텝 (S45) 에서는, 그때의 액셀러레이터 개방도 (Ac(t)) 가, 전회 판정시의 액셀러레이터 개방도 (Ac(t-1)) 에 허용증가량 (α)을 더한 값보다도 큰지 아닌지를 판정한다. 이 판정은, 액셀러레이터 개방도 (Ac(t)) 가 S45 의 처리로 다시 되돌아올때까지의 단시간중에 허용증가량 (α) 을 초과하여 증대되는지 아닌지를 조사하는 것이고, 예컨대 추월가속과 같은 차량의 가속시 (적어도 조종자가 급가속을 원하는 것) 를 간접검출하는 것을 목적으로 한다. 적절한 허용증가량 (α) 을 설정하는 것으로, 액셀러레이터 페달 조작의 요동과 의도적인 페달의 추가 밟기를 구별할 수 있다. S45 판정이 YES, 즉 차량가속요구가 있는 경우에는, 가속시 제어루틴 (RF8) (도 8 참조) 으로 이행한다. 서브루틴 (RF8) 에서의 처리내용에 대해서는 후술한다. 그리고 S45 판정이 NO 인 경우에는, S46 에서 금회의 판정대상으로 한 현재의 액셀러레이터 개방도 (Ac(t)) 를, 다음 회의 S45 판정에 대비하여 전회의 액셀러레이터 개방도 (Ac(t-1)) 로서 기억한다.

비상시 판정루틴의 제 3 판정스텝 (S47) 에서는, 그 때의 액셀러레이터 개방도 (Ac(t)) 가 최소 액셀러레이터 개방도 (Ac(min)) 인지 아닌지를 판정한다. 최소 액셀러레이터 개방도란 엔진스톨 회피가 가능한 액셀러레이터 개방도의 최소치를 말하며, 적어도 조종자가 액셀러레이터 페달을 전혀 밟지 않을때에는 액셀러레이터 개방도는 최소가 된다. 즉, 이 판정은, 액셀러레이터 페달을 전혀 밟지 않는 상태인지 아닌지를 조사하는 것이며, 예컨대 내리막길에서의 공주상태나 감속주행상태를 간접 검출하는 것을 목적으로 한다. S47 판정이 YES, 즉 차량이 공주 또는 감속주행상태인 경우는, 공주 ·감속시 제어루틴 (RF9) (도 9 참조) 으로 이행한다. 서브루틴 (RF9) 에서의 처리내용에 대해서는 후술한다.

S47 에서의 판정이 NO 인 경우, S44, S45 및 S47 중 어느 하나의 감시항목에도 해당하지 않은 것이 된다. 다시말하면, 차량은, 고부하시, 가속시 및 공주·감속시 중 어느 한 상태도 아니고 통상운전상태 (통상운전모드) 이다. 이 「통상운전상태」란, 프로그램적으로는 비상시 판정루틴의 감시항목에 해당하지 않는 배타적인 조건충족상태를 의미하며, 결국에는 차량이 평균적인 운전모드에서 사용되고 있다고 합리적으로 추정할 수 있는 상태를 말한다. S47 판정이 NO 인 경우에는, 처리는 통상제어루틴 (RF5) (도 5 참조) 으로 이행한다. 대개의 경우, 도 4 의 메인루틴에서의 처리는 통상제어루틴 (RF5) 에서의 처리를 거쳐 S42 로 복귀한다.

(통상제어루틴 (RF5))

도 5 의 통상제어루틴 (RF5) 은, 바로 통상운전모드에서의 공조능력, 즉 압축기의 토출용량의 피드백제어에 관한 순서를 나타낸다. 스텝 (S51 ∼ S54) 는, 목표차압 (TPD) 의 재확인 또는 재설정에 관한 처리이다. 스텝 (S55 ∼ S58) 은, 차압검출기 (36) 에 의한 실측차압 (△P(t)) 을 목표치 (TPD) 부근에 수속시키는 것을 최종목표로 한 듀티비 (Dt) 의 피드백제어 (즉 크랭크압 (Pc), 토출용량 및 부하토크의 피드백제어) 에 관한 처리이다.

S51 에 있어서 제어장치 (60) 는, 온도센서 (64) 에 의하여 검출된 증발기 부근의 온도 (Te(t)) 가 온도설정기 (63) 에 의한 설정온도 (Te(set)) 보다 큰지 아닌지를 판정한다. S51 판정이 NO 인 경우, S52 에 있어서 상기 검출온도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 보다 작은지 아닌지를 판정한다. S52 판정도NO 인 경우에는, 검출온도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 와 일치하는 것이 되기 때문에, 냉방능력의 변화로 이어지는 목표차압 (TPD) 의 설정변경의 필요는 없다. 한편, S51 판정이 YES 인 경우, 증발기에서의 열부하가 크다고 예측되기 때문에, S53 에 있어서 목표차압 (TPD) 을 단위량 (dP) 만큼 증대시킨다. 차압의 증가는 냉매순환량 또는 토출용량의 증가와 표리일체이고, 목표차압 (TPD) 의 증대는 냉방을 강화하는 방향으로 공조제어를 유도하게 된다. 또, S52 판정이 YES 인 경우, 증발기에서의 열부하가 작다고 예측되기 때문에, S54 에 있어서 목표차압 (TPD) 을 단위량 (dP) 만큼 감소시킨다. 차압의 감소는 냉매순환량 또는 토출용량의 감소와 표리일체이며, 목표차압 (TPD) 의 감소는 냉방을 약화하는 방향으로 공조제어를 유도하게 된다. 이와 같이 하여 목표차압 (TPD) 의 재확인이 이루어진다.

이어서 제어장치 (60) 는, S55 에 있어서 차압검출기 (36) 에 의하여 검출된 차압 (△P(t)) 이 상기 목표차압 (TPD) 과 허용폭 (W) 과의 합보다도 큰지 아닌지를 판정한다. S55 판정이 NO 인 경우는, S56 에 있어서 차압 (△P(t)) 이 상기 목표차압 (TPD) 와 허용폭 (W) 과의 차보다도 작은지 아닌지를 판정한다. S55 판정 및 S56 판정이 모두 NO 인 경우에는, 현재의 차압 (△P(t)) 은 (TPD - W) 와 (TPD + W) 의 사이에 있다, 즉 TPD 를 중심으로 한 허용폭 (2W) 의 범위내로 들어가게 된다. 이러한 경우는 더욱더 듀티비 (Dt) 를 변경하여 차압 나아가서는 토출용량을 변경할 필요성이 없기 때문에, 제어장치 (60) 는 구동회로 (61) 에 듀티비 (Dt) 의 변경지령을 내리지 않고, 해당 루틴 (RF5) 을 이탈한다. 그리고,상기 허용폭 (W) 의 설정에 따라 차압제어의 정밀도 (또는 헌팅진폭) 를 당연히 조절할 수 있다.

S55 판정이 YES 인 경우에는, S57 에 있어서 제어장치 (60) 는 듀티비 (Dt) 를 단위량 (△D) 만큼 감소시켜, 그 수정치 (Dt - △D) 로의 듀티비 변경을 구동회로 (61) 에 지령한다. 그러면, 제어밸브 솔레노이드부 (51) 의 전자력이 약간 약해지고, 제어밸브 (40) 의 개방도가 증대 (급기통로 (28) 의 개방도가 증대) 한다. 그 결과, 크랭크압 (Pc) 이 증대경향이 되고, 크랭크압 (Pc) 과 실린더보어 내압과의 피스톤을 통한 차가 커져 경사판 (12) 이 경사각 감소방향으로 경사운동하고, 압축기의 상태는 토출용량이 감소하여 부하토크도 감소하는 방향으로 이행한다. 한편, S56 판정이 YES 인 경우에는, S58 에 있어서 제어장치 (60) 는 듀티비 (Dt) 를 단위량 (△D) 만큼 증대시켜, 그 수정치 (Dt + △D) 로의 듀티비 변경을 구동회로 (61) 에 지령한다. 그러면, 제어밸브 솔레노이드부 (51) 의 전자력이 약간 강해져, 제어밸브 (40) 의 개방도가 감소 (급기통로 (28) 의 개방도가 감소) 한다. 그 결과, 크랭크압 (Pc) 이 저하경향으로 되고, 크랭크압 (Pc) 과 실린더보어 내압과의 피스톤을 통한 차가 작아져 경사판 (12) 이 경사각 증대방향으로 경사운동하고, 압축기의 상태는 토출용량이 증대하여 부하토크도 증대하는 방향으로 이행한다. 그리하여, 검출차압 (△P(t)) 이 목표차압 (TPD) 에서 크게 벗어나있다고 해도, S57 및/또는 S58 에서의 듀티비의 피드백제어를 거쳐, 차압 (△P(t)) 이 목표차압 (TPD) 부근에 수속한다.

도 10 의 타임챠트는, S53 에서 목표차압 (TPD) 을 상방수정한 경우의 S55∼ S58 의 피드백제어에 의한 차압 (△P(t)) 의 시간경과에 따른 변화를 개념적으로 나타낸다. 도 10 에 있어서 TPD (Old) 를 TPD (New) 로 변경한후, 차압 (△P(t)) 이 TPD (New) 부근에 거의 수속할때까지의 시간 (T1 또는 T2) 는 매우 짧다. 이것은 피드백제어의 파라미터로서 Ps 등의 열부하에 영향받는 절대압력을 전혀 수반하지 않고, 제어밸브개방도의 듀티제어에 대한 응답성이 우수한 냉매순환량을 반영하는 시점의 차압 (△P(t)) 을 직접의 제어상대로 한 것에 의한다. 이렇게, 비교적 단시간내에 차압 (△P(t)) 은 목표차압 (TPD) 부근으로 조절되고, 통상 제어루틴 (RF5) 에서의 처리를 종료할 수 있다.

(아이들링 검사 ·조정루틴 (RF6))

도 4 의 S43 판정에서 YES 인 경우, 제어장치 (60) 는 도 6 의 아이들링 검사 ·조정루틴 (RF6) 에 나타내는 일련의 처리를 실행한다. 여기서는 문자그대로, 아이들링 회전수의 검사와 필요에 따른 회전수 조정이 이루어진다. 우선 S61 에 있어서 제어장치 (60) 는, ECU 로부터 제공되는 엔진회전수 (NE) 가 아이들링의 최소허용회전수 (IDmin) 보다도 작은지 아닌지를 판정한다. S61 판정이 NO 인 경우, S62 에 있어서 엔진회전수 (NE) 가 아이들링의 최대허용회전수 (IDmax) 보다도 큰지 아닌지를 판정한다. S61 판정 및 S62 판정이 모두 NO 인 경우에는, 엔진회전수 (NE) 는 IDmin 과 IDmax 와의 사이의 허용회전수 범위내에 있게 되어, 아무런 Dt 변경도 행하지 않고 처리를 메인루틴으로 되돌린다.

S61 판정이 YES 인 경우에는, 아이들링시의 회전수 (NE) 가 비정상적으로 낮고 엔진이 불안정한 상태에 있음을 의미한다. 그 때문에 S63 에 있어서, 듀티비 (Dt) 를 최소치 (Dt(min)) 로 설정변경하여 압축기 부하토크가 최소화하는 방향으로 유도하고, 엔진 부하의 저하에 의하여 회전수 (NE) 가 증대하도록 한다. 한편, S62 판정이 YES 인 경우에는, 아이들링시의 회전수 (NE) 가 매우 높은 것을 의미한다. 따라서 S64 에 있어서, 듀티비 (Dt) 를 단위량 (△D) 만큼 증가시켜 압축기의 토출용량 즉 부하토크를 조금만 증대시키고, 엔진부하의 증가에 의하여 회전수 (NE) 가 저하하는 방향으로 유도한다. 그렇게 하면, 엔진과 압축기의 직접적 작동연결에도 불구하고, 엔진회전수 (NE) 의 안정화를 도모할 수 있다. 즉, 이 루틴 (RF6) 은, 기동직후에 불안정한 엔진 (E) 의 아이들링을 압축기의 부하토크를 조절하는 것으로 안정방향으로 유도하는 것을 목적으로 한 것이다. 그리고, S64 에서 수정되는 듀티비 (Dt) 는 그 최대치 (Dt(max)) 를 초과하는 경우는 없다.

(고부하시 제어루틴 (RF7))

도 4 의 S44 판정에서 YES 인 경우, 제어장치 (60) 는 도 7 의 고부하시 제어루틴 (RF7) 에 나타내는 일련의 처리를 실행한다. 우선 S71 (준비스텝) 에 있어서, 현재의 듀티비 (Dt) 를 복귀목표치 (DtR) 로서 기억한다. 이 DtR 은, 후술하는 S74 에서의 듀티비 리턴제어에서의 목표치가 되는 것이다. 그 후 S72 에서 제어장치 (60) 는, 듀티비 (Dt) 를 최소치 (Dt(min)) 로 설정변경함과 동시에 최소듀티비 (Dt(min)) 로의 듀티제어를 구동회로 (61) 에 지령한다. S73 에서, 그때 그때의 액셀러레이터 개방도 (Ac(t)) 가 제 2 액셀러레이터 개방도 판정치 (Ac(D2)) 보다도 작아졌는지 아닌지를 판정한다. 제 2 판정치 (Ac(D2)) 는 상기 제 1 판정치 (Ac(D1)) 보다도 작은 값이고, S73 의 판정은, 액셀러레이터 개방도 (Ac(t)) 가 큰 상태에서 작은 상태로 이행한 것, 즉 엔진이 고부하상태에서 개방된 것을 간접검출하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 2 개의 상이한 판정치를 사용한 것은, 소위 히스테리시스적인 판정 패턴을 채용하는 것으로 단일한 판정치를 사용한 경우에만 보여지는 제어의 헌팅을 회피하기 위한 것이다. S73 판정이 NO 인 한, 듀티비 (Dt) 는 최소치 (Dt(min)) 인 상태 그대로이고, 제어밸브개방도가 최대이며 크랭크압 (Pc) 이 증대한다. 따라서, 엔진이 고부하 상태인 한, 압축기의 토출용량 및 부하토크가 최소상태로 유지되어, 엔진의 부담경감을 도모할 수 있다.

엔진이 고부하상태에서 개방된 결과 S73 판정이 YES 가 되면, S74 에 있어서 듀티비의 리턴제어가 이루어진다. 이것은, 일단 최소치 (Dt(min)) 에까지 저하시킨 듀티비 (Dt) 를 서서히 복귀목표치 (DtR) (즉 RF7 의 처리에 들어가기 직전의 듀티비) 로 되돌아가기 위한 Dt 서변제어이다. S74 의 틀내에 나타낸 그래프에서는, S73 판정이 YES 가 되었을때가 시점 (t1) 이다. 그로부터 듀티비 (Dt) 는, 소정시간 (t2 - t1) 에 걸쳐서 DtR 에까지 거의 직선적인 복귀패턴을 유지하도록 되돌려진다. 이 직선적 패턴의 기울기는, 듀티비 (Dt) 의 급격한 복귀에 기인한 경사판 경사각의 급변에 의한 충격을 일으키지 않도록 설정되어 있다. 듀티비 (Dt) 가 시점 (t2) 에서 복귀목표치 (DtR) 에 도달하면, 서브루틴 (RF7) 의 처리가 종료하고, 처리가 메인루틴으로 되돌려진다.

(가속시 제어루틴 (RF8))

도 4 의 S45 판정에서 YES 의 경우, 제어장치 (60) 는 도 8 의 가속시 제어루틴 (RF8) 에 나타나는 일련의 처리를 실행한다. 우선 S81 (준비스텝) 에 있어서, 현재의 듀티비 (Dt) 를 복귀목표치 (DtR) 로서 기억한다. DtR 은, 후술하는 S87 에서의 듀티비 리턴제어에서의 목표치이다. S82 에 있어서, 그때의 검출온도 (Te(t)) 를 가속커트 개시시의 온도 (Te(INI)) 로서 기억한다. 그리고 제어장치 (60) 는, S83 에서 내장타이머의 계측동작을 스타트시키고, S84 에서 듀티비 (Dt) 를 최소치 (Dt(min)) 로 설정변경함과 동시에 최소듀티비 (Dt(min)) 에서의 듀티제어를 구동회로 (61) 에 지령한다. 이것으로써, 제어밸브 개방도는 최대 (전개) 가 되어 크랭크압 (Pc) 이 증대된다. S85 에 있어서, 타이머에 의하여 계측된 경과시간이 미리 정해진 설정시간 (ST) 을 초과했는지 아닌지를 판정한다. S85 판정이 NO 인 한, 듀티비 (Dt) 는 최소치 (Dt(min)) 로 유지된다. 다시 말하면, 타이머 스타트로부터의 경과시간이 적어도 설정시간 (ST) 을 초과할 때가지 제어밸브 개방도는 전개 (全開) 로 유지되고, 압축기의 토출용량 및 부하토크가 확실하게 최소화된다. 그리고 가속시의 엔진부하의 저감 (극소화) 을 적어도 시간 (ST) 만큼은 확실하게 달성한다. 일반적으로 차량의 가속은 일시적인 것이기 때문에 설정시간 (ST) 은 짧아도 된다.

시간 (ST) 의 경과후, S86 에 있어서, 그때의 검출온도 (Te(t)) 가 상기 가속커트개시시 온도 (Te(INI)) 에 허용증가온도 (β) 를 첨가한 온도치보다도 큰지 아닌지를 판정한다. 이 판정은, 적어도 시간 (ST) 의 경과에 의하여 허용증가온도 (β)를 초과하여 온도 (Te(t)) 가 증대했는지 아닌지를 조사하는 것이고, 냉방능력의 복귀가 곧바로 필요한지 아닌지를 판단하는 것을 목적으로 한다. S86 판정이 YES 인 경우에는 실온 상승의 조짐이 보여지는 것을 의미하므로, 그 경우에는, S87 에 있어서 듀티비의 리턴제어가 이루어진다. 이 리턴제어의 취지는, 도 7 의 경우와 동일하게, 듀티비 (Dt) 를 서서히 복귀 목표치 (DtR) 로 되돌리는 것으로 경사판 경사각의 급변에 의한 충격을 회피하는 것에 있다. S87 의 틀내에 나타낸 그래프에 의하면, S86 의 판정이 YES 가 되었을 때가 시점 (t4) 이며, 듀티비 (Dt) 가 복귀목표치 (DtR) 에 도달했을 때가 시점 (t5) 이다. 소정시간 (t5 - t4) 에 걸쳐서 직선적 패턴의 Dt 복귀가 실행된다. 그리고 시간격 (t4 - t3) 은, 상기 설정시간 (ST) 과 S86 판정에서 NO 를 반복하는 시간과의 합에 상당한다. 듀티비 (Dt) 가 목표치 (DtR) 에 도달하면, 서브루틴 (RF8) 의 처리가 종료하고, 처리가 메인루틴으로 되돌려진다.

(공주 ·감속시 제어루틴 (RF9))

도 4 의 S47 판정에서 YES 인 경우, 제어장치 (60) 는 도 9 의 공주·감속시제어루틴 (RF9) 에 나타내는 일련의 처리를 행한다. 우선 S91 (준비스텝) 에 있어서, 현재의 듀티비 (Dt) 를 복귀목표치 (DtR) 로서 기억한다. 이 DtR 은 후술하는 S95 에서의 듀티비 리턴제어에서의 목표치이다. 그 후 S92 에 있어서 제어장치 (60) 는, 듀티비 (Dt) 를 최대치 (Dt(max)) 로 설정변경함과 동시에 최대듀티비 (Dt(max)) 에서의 듀티제어를 구동회로 (61) 에 지령한다. S93 에 있어서 그때그때의 증발기 근방의 검출온도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 보다도 큰지 아닌지를 판정한다. 또한 S93 판정이 YES 인 경우에는, S94 에 있어서 그때의 액셀러레이터 개방도 (Ac(t)) 가 여전히 최소개방도 (Ac(min)) 인지 아닌지를 판정한다. 그리고, S93 판정 및 S94 판정이 모두 YES 인 한, 듀티비 (Dt) 는 최대치 (Dt(max)) 인 상태 그대로이고, 제어밸브개방도가 최소 (즉 폐색상태) 가 되어 크랭크압 (Pc) 이 감소한다. 따라서 압축기의 토출용량 및 부하토크가 최대화되고, 공주 또는 감속시의 운동에너지가 압축기의 구동력으로서 사용된다. 즉 S93 →S94 →S92 의 귀환사이클은, 전기자동차에서의 회생제동과 유사한 에너지 회수 수법의 생각을 공조 시스템에 응용한 것이다. 루틴 (RF9) 의 제어의 목적은, 엔진 (E) 에 그다지 부하가 가해지지 않는 상황하에서 잉여의 운동에너지를 공조시스템으로 유도하고, 실내로부터의 열제거에 유효하게 이용하는 것에 있다.

S93 판정이 NO, 즉 검출돈도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 이하인 경우에는, 본래 냉방이 불필요하다. 또 S94 판정이 NO, 즉 액셀러레이터 개방도가 커졌을 때는 차량이 공주 또는 감속이라는 상황이 아니다. 따라서 이들 경우에는, S95 에 있어서 듀티비의 리턴제어가 행해진다. 이 리턴제어의 취지는, 도 7 및 도 8 의 경우와 마찬가지로, 듀티비 (Dt) 를 서서히 복귀목표치 (DtR) 로 되돌리는 것으로 경사판 경사각의 급변에 의한 충격을 회피하는 것에 있다. S95 의 틀내에 나타낸 그래프에 의하면, S93 또는 S94 의 판정이 NO 가 되었을 때가 시점 (t6) 이고, 듀티비 (Dt) 가 복귀목표치 (DtR) 에 도달했을때가 시점 (t7) 이다. 소정시간 (t7 - t6) 에 걸쳐서 직선적 패턴의 Dt 복귀가 실시된다. Dt 가 목표치 (DtR) 에 도달하면, 서브루틴 (RF9) 의 처리가 종료하고, 처리가 메인루틴으로 되돌려진다.

(효과) 제 1 실시형태에 의하면 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 실시형태에서는, 실내 또는 증발기에서의 열부하의 크기에 영향받는 흡입압 (Ps) 을 용량제어밸브 (40) 의 개방도제어 (즉 압축기의 토출용량제어) 의 지표로 하지 않고, 냉매순환회로에서의 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 사이의 차압 (△P(t)) 을 직접의 제어대상으로서 압축기 토출용량의 피드백제어를 실현시키고 있다. 따라서, 증발기에서의 열부하 상황에 영향받지 않고, 엔진측의 사정을 우선해야하는 비상시에는 외부제어에 의하여 즉시로 토출용량을 감소 또는 증대시킬 수 있다. 따라서 가속시 등의 커트제어의 응답성 및 커트제어의 신뢰성 및 안정성이 우수하다.

통상시에도, 검출온도 (Te(t)) 및 설정온도 (Te(set)) 에 의거하여 목표차압 (설정차압) (TPD) 의 자동수정 (도 5 의 S51 ∼ S54) 을 수반하는, 2 점 사이의 차압 (△P(t)) 을 지표로 한 토출용량의 피드백제어에 의하여, 인간의 쾌적감을 만족시키는 공조장치 본래의 목적을 충분히 달성시킬 수 있다. 즉 본 실시형태에 의하면, 통상시의 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어와, 비상시의 긴급피난적인 토출용량의 신속한 변경을 양립시킬 수 있다.

압축기 부하토크와 상관하는 2 점 사이의 차압 (△P(t)) 을 지표로 한 피드백제어계로 함으로써, S74, S87 및 S95 에서의 듀티비의 리턴제어의 패턴을 생각한대로의 복귀패턴 (본 실시형태에서는 직선적 패턴) 으로 할 수 있다. 또한 종래의 Ps 에 의거한 제어수법에서는, 압축기의 부하토크의 시간적 변화를 콘트롤하는 것이 곤란하고, 최소용량에서 비례직선적으로 토출용량을 서서히 올리는 것은사실상 불가능하였다.

본건 공조장치에서 크랭크 (Pc) 의 조절에 사용하는 제어밸브 (40) 는, 적어도 벨로우즈 등의 압력감지부재를 필요로 하지 않고, 그 의미에서 종래의 설정압 가변밸브에 비하여 제조비용을 낮게할 수 있다.

(제 1 실시형태의 별도예)

도 3 의 별도예 틀내에 나타낸 바와 같이, 토출실 (22) 과 응축기 (31) 를 연결하는 유통관 (56) 을 따라서 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 을 설정하고, 이 2 점 사이의 차압 △P(t) = PdH - PdL 을 검출하기 위하여, 유통관 (56) 을 따라서 상기 차압검출기 (36) 와 동일한 검출기를 배열설치할 수 있다. 이 경우도, 2 점 사이의 차압 (△P(t)) 에 의거하여 냉매순환회로에서의 냉매유량을 간접 파악할 수 있고, 상기와 동일한 피드백제어가 가능하다.

또, 유통관 (56 (또는 35)) 을 따라서 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 을 설정하는 경우에는, 양압력 감시점 (P1, P2) 사이에 초크 또는 스로틀 등의 유통저항 (57) 을 배열설치하는 것은 바람직하다. 이러한 유통저항 (57) 은, 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 사이의 압력차를 더욱 현저한 것으로 하고, 냉매유량의 파악을 용이하게 하는 차압현재화 수단으로서 기능한다.

(제 2 실시형태: 도 11 ∼ 도 15 참조)

상기 제 1 실시형태에서는, 냉매순환회로에서의 2 점 사이의 차압을 센서를 이용하여 전기신호화하고, 그 차압데이터를 이용한 전기적 내부처리에 의하여 전자제어밸브 (40) 의 개방도제어를 실현한다. 이것에 대하여, 제 2 실시형태에서는, 냉매순환회로에서의 2 점 사이의 차압을 제어밸브 자체가 기계적으로 검출하고, 그 검출차압을 제어밸브의 개방도조절에 직접적으로 이용한다. 즉, 제 2 실시형태는, 냉매순환회로에서의 2 점 사이의 차압을 기계적으로 이용하는 신규 용량제어기구에 관한 것이다. 그리고, 설명의 중복을 피하기 위하여, 제 1 실시형태와 공통하는 부분의 설명은 생략되어 있는 것으로 이해하기 바란다.

도 11 에 나타낸 바와 같이 차량용 공조장치의 냉방회로 (또는 냉매순환회로) 는, 용량가변형 경사판식 압축기와 외부냉매회로 (30) 를 구비하고 있다. 도 11 에 나타내는 압축기의 기본구성은 도 1 의 왕복피스톤식 압축기와 거의 동일하지만, 조립되는 용량제어밸브 (CV2) 의 구조가 상이한 점과, 하우징내에 추기통로 (27) 와도 급기통로 (28) 와도 상이한 검압통로 (72) 가 설치되어 있는 점에서 상이하다.

도 12 및 도 13 에 나타낸바와 같이, 압축기의 리어하우징 (4) 에는, 흡입실 (21) 과 토출실 (22) 을 격절하기 위한 대략 고리상의 격벽 (「DS 격벽」이라고 함)(71) 이 설치되어 있다. 그리고, DS 격벽 (71) 과 그것에 접촉하는 밸브형성체 (3) 내에는, 복수의 실린더보어 (1a) 에 각각 대응하는 복수의 검압통로 (72) (하나만 도시) 가 설치되어 있다. 각각의 검압통로 (72) 의 일단은 제어밸브 (CV2) 의 일부로 이어지고, 타단은 밸브형성체 (3) 를 관통하여 실린더보어 (1a) 내로 개구한다. 단, 각각의 검압통로 (72) 의 밸브형성체측 단부는 상시 보어 (1a) 내 공간과 연통되어 있는 것은 아니며, 도 12 에 나타낸 바와 같이, 피스톤 (20) 의 흡입행정시에 있어서 흡입밸브 (24) 가 휘어지고, 해당 보어 (1a) 가 흡입포트 (23) 를 통하여 흡입실 (21) 에 연통하는 것에 동기하여 보어 (1a) 내 공간과 연통한다. 반대로, 그 보어가 압축·토출행정일 때는, 흡입밸브 (24) 에 의하여 해당 검압통로 (72) 의 밸브형성체측 단부는 폐색된다. 즉, 각각의 검압통로 (72) 는 흡입밸브 (24) 와의 협동하에, 흡입행정에 있는 실린더보어 (1a) 를 제어밸브 (CV2) 의 일부에 선택적으로 연통시키는 특수한 통로로서 기능한다. 그리고, 압축기가 구동되는 한, 복수인 실린더보어 (1a) 중의 적어도 하나는 흡입행정에 있기 때문에, 검압통로군에 의한 흡입행정시 보어의 검압이 끊기는 경우는 없다.

도 14 는, 제 2 실시형태에 따른 용량제어밸브 (CV2) 의 일예를 나타낸다.

용량제어밸브 (CV2) 는, 그 상반부를 차지하는 입구측 밸브부와, 하반부를 차지하는 솔레노이드부를 구비하고 있다. 입구측 밸브부는, 토출실 (22) 과 크랭크실 (5) 을 연결하는 급기통로 (28) 의 개방도 (스로틀량) 를 임의조정한다. 솔레노이드부는, 제어밸브 (CV2) 내에 배열설치된 작동로드 (80) 를 외부로부터의 통전제어에 의거하여 변위제어하기 위한 일종의 전자 액츄에이터를 구성하고, 해당 전자 액츄에이터는 설정차압변경 액츄에이터 (M2) 로서 기능한다. 작동로드 (80) 는, 선단측에 해당하는 소경부 (81), 거의 중앙의 밸브체부 (82) 및 기단측에 해당하는 대직경부 (83) 로 이루어지는 봉형상부재이다.

제어밸브 (CV2) 의 밸브하우징 (85) 은, 입구측 벨브부의 주요 외곽을 구성하는 상반부 본체 (85a) 와, 솔레노이드부의 주요 외곽을 구성하는 하반부 본체 (85b) 로 구성되어 있다.

밸브하우징의 상반부 본체 (85a) 에는, 밸브실 (86) 및 연통로 (87) 및 압력감지실 (88) 이 구획형성되어 있다. 밸브실 (86), 연통로 (87) 및 압력감지실 (88) 내에는, 작동로드 (80) 가 축방향 (도면에서는 수직방향) 으로 이동가능하게 배열설치되어 있다. 밸브실 (86) 및 연통로 (87) 는 작동로드 (80) 의 배치에 따라 연통가능하게 되어있으나, 연통로 (87) 와 압력감지실 (88) 은, 밸브하우징의 일부인 격벽에 의하여 완전히 압력적으로 격절되어 있다.

밸브실 (86) 의 바닥벽은 후기의 고정철심 (75) 의 상단면에 의하여 제공된다. 밸브실 (86) 을 둘러싸는 밸브하우징의 둘레벽에는 반경방향으로 연장되는 Pd 포트 (89) 가 설치되고, 이 Pd 포트 (89) 는 급기통로 (28) 의 상류부를 통하여 밸브실 (86) 을 토출실 (22) 에 연통시킨다. 연통로 (87) 를 둘러싸는 밸브하우징의 둘레벽에도 반경방향으로 연장되는 Pc 포트 (90) 가 설치되고, 이 Pc 포트 (90) 는 급기통로 (28) 의 하류부를 통하여 연통로 (87) 를 크랭크실 (5) 에 연통시킨다. 따라서, Pd 포트 (89), 밸브실 (86), 연통로 (87) 및 Pc 포트 (90) 는, 제어밸브 (CV2) 의 입구측 밸브에 있어서 토출실 (22) 과 크랭크실 (5) 을 연통시키는 급기통로 (28) 의 일부를 구성한다.

밸브실 (86) 내에는 작동로드 (80) 의 밸브체부 (82) 가 설치된다. 연통로 (87) 의 내경은, 로드 소직경부 (81) 의 외경보다도 크면서 또한 로드 대직경부 (83) 의 외경보다도 작다. 따라서, 밸브실 (86) 과 연통로 (87) 의 경계에 위치하는 단차는 밸브좌 (91) 로서 기능하고, 연통로 (87) 는 일종의 밸브구멍으로서 위치지어진다. 작동로드 (80) 가 도 14 의 위치 (최하 운동위치) 에서, 밸브체부 (82) 가 밸브좌 (91) 에 착좌하는 최상 운동위치로 상향운동되면, 연통로 (87) 가 차단된다. 즉 작동로드의 밸브체부 (82) 는, 급기통로 (28) 의 개방도를 임의로 조절가능한 입구측 밸브체로서 기능한다.

작동로드의 소직경부 (81) 의 선단은 압력감지실 (88) 내로 진입하고 있고, 그 선단부에는 구획부재로서의 가동벽 (92) 이 고착되어 있다. 이 가동벽 (92) 은 압력감지실 (88) 을 축방향으로 2 분하여, 압력감지실 (88) 을 P1 압력실 (93) 과 P2 압력실 (94) 로 구획한다. 가동벽 (92) 은, 문자그대로 압력감지실 (88) 내에서 축방향으로 이동가능하지만, P1 압력실 (93) 과 P2 압력실 (94) 의 직접 연통을 허용하지 않는 압력 격벽이다. P1 압력실 (93) 은, 밸브하우징에 형성된 P1 포트 (93a) 를 통하여 흡입실 (21) 과 상시 연통한다. 한편, P2 압력실 (94) 은, 밸브하우징에 형성된 P2 포트 (94a) 및 상기 검압통로 (72) 를 통하여 어느 하나의 실린더보어 (1a) 와 상시 연통한다. 즉, P1 압력실 (93) 에는 흡입실 (21) 의 내압이 압력 (PsH) 으로서 유도되고, P2 압력실 (94) 에는 흡입행정에 있는 보어 (1a) 의 내압이 압력 (PsL) 으로서 유도되고 있다. 따라서, 가동벽 (92) 의 상면 및 하면은 각각, 흡입실 (21) 의 내압 (PsH) 과 흡입행정의 보어내압 (PsL) 을 받는 수압면이 된다. 이들의 수압면은 거의 같은 수압면적 (S) 을 갖기 때문에, 가동벽 (92) 은 작동로드 (80) 에 대하여 그것을 밀어내리는 방향으로 차압에 의거한 누름력 F1 = (PsH - PsL) ×S 을 부여한다. 그리고, 압력감지실 (88), 가동벽 (92), P1 압력실 (93) 및 P2 압력실 (94) 은, 기계적인 차압검출수단을 구성한다.

용량제어밸브 (CV2)의 솔레노이드부는, 바닥이 있는 원통상의 수용통 (74) 을 구비하고 있다. 수용통 (74) 의 상부에는 고정철심 (75) 가 끼워맞춰지고, 이 끼워맞춤에 의하여 수용통 (74) 내에는 솔레노이드실 (76) 이 구획되어 있다. 솔레노이드실 (76) 에는, 플런저로서의 가동철심 (77) 이 축방향으로 이동가능하게 수용되어 있다. 고정철심 (75) 의 중심에는, 작동로드 (80) 의 대직경부 (83) 가 축방향으로 이동가능하게 배치되어 있다. 대직경부 (83) 의 하단은, 솔레노이드실 (76) 내에 있어서 가동철심 (77) 의 중심에 관통 설치된 구멍에 끼워맞춤됨과 동시에 코킹에 의하여 끼워맞춤 고정되어 있다. 따라서, 가동철심 (77) 과 작동로드 (80) 는 일체로 되어 상하운동한다. 고정철심 (75) 과 가동철심 (77) 사이에는 복귀스프링 (78) 이 배열설치되어 있다. 복귀스프링 (78) 은, 가동철심 (77) 을 고정철심 (75) 에서 이간시키는 방향으로 작용하여 가동철심 (77) 및 작동로드 (80) 를 하방으로 탄성지지한다. 따라서 복귀스프링 (78) 은, 가동철심 (77) 및 작동로드 (80) 를 최하 운동위치 (비통전시에서의 초기위치) 로 되돌리기 위한 초기화수단으로서 위치지어진다. 고정철심 (75) 및 가동철심 (77) 의 주위에는, 이들 철심을 걸치는 범위에 코일 (79) 이 감겨져 있다. 이 코일 (79) 에는 제어장치 (60) 의 지령에 의하여 구동회로 (61) 에서 소정 듀티비 (Dt) 의 구동신호가 공급된다. 코일 (79) 은, 듀티비 (Dt) 또는 공급전력량에 따른 크기의 전자력 (F2) 을 발생하고, 그 전자력에 의하여 가동철심 (77) 이 고정철심 (75) 을 향하여 흡인되어 작동로드 (80) 가 상향운동한다.

제어밸브에서의 작동로드 (80) 의 배치 (즉 밸브개방도) 는 다음과 같이 정한다.

우선 코일 (79) 로의 통전이 없는 경우 (Dt = 0 %) 에는, 복귀스프링 (78) 의 작용이 지배적이 되어 작동로드 (80) 는 도 14 에 나타나는 최하 운동위치에 배치된다. 그러면, 작동로드의 밸브체부 (82) 가 밸브좌 (91) 에서 가장 멀어져, 입구측 밸브부는 전개상태가 된다.

한편, 코일 (79) 에 대하여 듀티비 가변범위의 최소 듀티의 통전이 있으면, 상향 전자 탄성지지력 (F2) 이 복귀스프링 (78) 의 하향 탄성지지력 (f2) 을 능가한다. 그리고, 상향 탄성지지력 (F2 - f2) 이 상기 차압에 의거하여 누름력 (F1) 과 대향한다. 따라서, 코일 (79) 의 통전시에는, 탄성지지력 (F2 - f2) 과 누름력 (F1) 이 균형을 이루도록 작동로드의 밸브체부 (82) 가 밸브좌 (91) 에 대하여 위치결정되고, 제어밸브 (CV2) 의 밸브개방도가 결정된다. 이 밸브개방도에 따라서, 급기통로 (28) 를 통한 크랭크실 (5) 로의 가스공급량이 정해지고, 상기 추기통로 (27) 를 통한 크랭크실 (5) 로부터의 가스방출량과의 관계에서 크랭크압 (Pc) 이 조절된다. 즉 제어밸브 (CV2) 의 밸브개방도를 조절한다는 것은 크랭크압 (Pc) 을 조절하는 것이 된다. 그리고, 밸브개방도는, 상기 차압에 의거하여 누름력 (F1) 과 전자 탄성지지력 (F2) 이 지배적 요인이 되는 솔레노이드부의 상향 탄성지지력 (F2 - f2) 의 밸런스에 의거한다는 점에서, 전자 탄성지지력 (F2) 은, 그 균형이 잡혀야하는 누름력 (F1) 의 설정치 또는 목표치를 전기적으로 조절하기 위하여 변경가능한 탄성지지력에 상당한다. 상기 누름력 (F1) 은, PsH 와 PsL 의 차압 (△P(t)) 을 반영하는 것이므로, 코일 (79) 로의 통전제어에의하여 조절되는 전자 탄성지지력 (F2) 은, 목적하는 목표차압 즉 설정차압 (TDP) 을 규정하는 스프링력으로서 이해할 수 있다. 이 의미에서 해당 제어밸브의 솔레노이드부, 구동회로 (61) 및 제어장치 (60) 는, 제어밸브 (CV2) 의 자율적인 개방도조절의 기준 또는 목표가 되는 차압의 목표치 (설정차압) 를 외부적으로 변화시키기 위한 설정차압 변경수단으로서 위치지어진다. 따라서, 도 14 의 용량제어밸브 (CV2) 는, 외부로부터 코일 (79) 로의 통전제어에 의거하여 설정차압 (TPD) 을 변경가능한 설정차압 가변형의 입구측 제어밸브로 볼 수 있다.

제 2 실시형태에 따른 차량용 공조장치의 제어체계는, 기본적으로 제 1 실시형태의 제어체계 (도 2 참조) 에 준하고 있다. 도 14 에 나타나는 외부정보 검지수단 (M1) 은, 전술한 각종 센서류 (62, 63, 64, 65, 66, 67) 및 ECU 를 포괄한 것이고, 이 외부정보 검지수단 (M1) 에서 제어장치 (60) 에 제공되는 외부정보도 제 1 실시형태의 경우과 동일하다. 그리고, 적어도 제어장치 (60) 및 용량제어밸브 (CV2) 에 의하여 토출용량 제어수단이 구성된다. 이 제 2 실시형태에서도, 제어장치 (60) 는, 거의 도 4 에 나타나는 메인루틴에 따라서 각종 제어를 실행한다. 구체적으로는, S43 판정이 YES 일때의 아이들링 검사 ·조정 (RF6) 및, 비상시 판정루틴에서 비상시를 인정했을때의 고부하시 제어 (RF7), 가속시 제어 (RF8), 공주·감속시 제어 (RF9) 이다. 비상시 판정루틴에서의 어느 판정항목도 만족시키지 않는 경우에는 통상운전상태 (통상운전모드) 에 있는 것으로 되어 통상제어가 이루어지지만, 제 1 실시형태의 제어밸브 (40) 란 타입이 다른 제어밸브 (CV2) 를 사용하기 때문에, 그 통상제어의 내용도 상이하다. 도 15 는, 제2 실시형태의 경우에 실행되는 통상제어루틴 (RF15) 을 나타낸다.

(통상제어루틴 (RF15))

도 15 의 통상제어루틴 (RF15) 은, 통상운전모드의 공조능력, 즉 압축기의 토출용량의 피드백제어에 관한 순서를 나타낸다. 단, 차압을 감지하는 가동벽 (92) 을 구비한 제어밸브 (CV2) 는, 차압 △P(t) = PsH - PsL 에 대한 밸브개방도의 피드백제어는 기계적 또는 내부 자율적으로 완료하기 때문에, 루틴 (RF5) 에서의 처리의 본질은, 증발기 (33) 에서의 열부하 상황에 맞추어, 제어밸브 (CV2) 의 설정차압 (TPD) 을 리얼타임으로 수정하는 것에 있다. 이 의미에서 도 15 의 루틴 (RF15) 은, 도 5 의 루틴 (RF5) 과 본질적으로 상이하다. 도 15 의 스텝 (S151 ∼ S153) 은, 차량엔진 (E) 이 상용 회전역을 초과하는 고속회전상태에 있을때 압축기에서의 데드록 등을 미연방지하기 위한 위기회피조치에 관한 처리이다. 스텝 (S154 ∼ S157) 은, 듀티비 (Dt) 의 회귀적 보정에 의한 용량제어밸브 (CV2) 의 목표차압 또는 설정차압 (TPD) 의 재설정에 관한 처리이다.

S151 에 있어서 제어장치 (60) 는, 실측된 엔진회전수 (NE) 가, 소정의 임계치 회전수 (K) 이상인지 아닌지를 판정한다. 이 임계치 회전수 (K) 는, 그 K 이상에서의 고속회전을 지속한 경우에 압축기에 이상이 일어나기 쉬운지 아닌지하는 관점에서 정해지며, 예컨대 5000 rpm 이나 6000 rpm 의 회전수이다. S151 판정이 YES 인 경우, 현재의 듀티비 (Dt) 가 소정의 안전치 (Dts) 를 초과하고 있는지 아닌지를 판정한다. 이 안전치 (DtS) 는, 설정차압 (TPD) 을 과도하게 높이지 않고 고속회전시에 과도한 대용량운전을 강요할 수 없도록 한 듀티비의 상한치로서, 예컨대 40% 와 50% 라는 값이다. S151 판정 및 S152 판정이 모두 YES 인 경우에는, 엔진회전수 (NE) 가 K 이상의 고속회전상태임에도 불구하고, 듀티비 (Dt) 가 과도한 대용량 운전을 압축기에 강요하는 값이기 때문에, 그 경우에는 제어장치 (60) 는, S153 에 있어서 듀티비 (Dt) 를 안전치 (DtS) 로 강제적으로 내리고, 그 내용을 구동회로 (61) 에 지령한다. 그리고 임계치 회전수 (K) 이상의 고속회전시에는, 압축기가 대용량 운전상태에 빠지는 것을 미연에 회피한다. S151 판정 혹은 S152 판정이 NO 인 경우 또는 S153 에서의 Dt 재설정 후, 처리는 S154 로 진행된다.

S154 에 있어서 제어장치 (60) 는, 온도센서 (64) 에 의하여 검출된 증발기 부근의 온도 (Te(t)) 가 온도설정기 (63) 에 의한 설정온도 (Te(set)) 보다 큰지 아닌지를 판정한다. S154 판정이 NO 인 경우, S155 에 있어서 상기 검출온도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 보다 작은지 아닌지를 판정한다. S155 판정도 NO 인 경우에는, 검출온도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 와 일치하는 것이 되므로, 냉방능력의 변화로 이어지는 Dt 변경 즉 설정차압 (TPD) 의 설정변경은 필요하지 않다. 따라서, 제어장치 (60) 는 구동회로 (61) 에 듀티비 (Dt) 의 변경지령을 발하지 않고, 해당 루틴 (RF15) 을 이탈한다.

S154 판정이 YES 인 경우, 차실내는 덥고 증발기 (33) 에서의 열부하가 큰것으로 예측되므로, S156 에서 제어장치 (60) 는 듀티비 (Dt) 를 단위량 (△D) 만큼 증대시키고, 그 수정치 (Dt + △D) 로의 듀티비 변경을 구동회로 (61) 에 지령한다. 그러면, 솔레노이드부의 전자력 (F2) 이 약간 강해짐으로써 제어밸브(CV2) 의 설정차압 (TPD) 도 약간 증대한다. 그러면, 그 시점에서의 차압 (△P(t)) 에서는 상하 탄성지지력의 균형이 이루어지지 않으므로, 작동로드 (80) 가 상향운동하여 복귀스프링 (78) 이 힘을 축적하고, 스프링 (78) 의 하향 탄성지지력 (f2) 의 증가분이 상향 전자 탄성지지력 (F2) 의 증가분을 보상하여 재차 F1 = (F2 - f2) 가 성립하는 위치로 작동로드의 밸브체부 (82) 가 위치결정된다. 그 결과, 제어밸브 (CV2) 의 개방도 (급기통로 (28) 의 개방도) 가 약간 감소하고, 크랭크압 (Pc) 이 저하경향이 되어, 크랭크압 (Pc) 과 실린더보어 내압의 피스톤을 통한 차가 작아져 경사판 (12) 이 경사각 증대방향으로 경사운동하고, 압축기의 상태는 토출용량이 증대하여 부하토크도 증대하는 방향으로 이행한다. 압축기의 토출용량이 증대하면, 증발기 (33) 에서의 열제거능력도 높아 온도 (Te(t)) 도 저하경향으로 향할 것이며, 또 압력감시점 (P1, P2) 사이의 차압은 증가한다.

한편, S155 판정이 YES 인 경우, 차실내는 춥고 증발기 (33) 에서의 열부하가 작다고 예측되기 때문에, S157 에 있어서 제어장치 (60) 는 듀티비 (Dt) 를 단위량 (△D) 만큼 감소시키고, 그 수정치 (Dt - △D) 로의 듀티비 변경을 구동회로 (61) 에 지령한다. 그러면, 솔레노이드부의 전자력 (F2) 이 약간 약해지는 것으로 제어밸브 (CV2) 의 설정차압 (TPD) 도 약간 감소한다. 그러면, 그 시점에서의 차압 (△P(t)) 으로는 상하 탄성지지력의 균형을 도모할 수 없기 때문에, 작동로드 (80) 가 하향운동하여 복귀스프링 (78) 의 축적력도 감소하고, 스프링 (78) 의 하향 탄성지지력 (f2) 의 감소분이 상향의 전자 탄성지지력 (F2) 의 감소분을 보상하여 다시 F1 = (F2 - f2) 가 성립하는 위치에 작동로드의 밸브체부 (82) 가위치결정된다. 그 결과, 제어밸브 (CV2) 의 개방도 (급기통로 (28) 의 개방도) 가 약간 증가하고, 크랭크압 (Pc) 이 증대경향이 되고, 크랭크압 (Pc) 과 실린더보어 내압의 피스톤을 통한 차가 커져 경사판 (12) 이 경사각 감소방향으로 경사운동하고, 압축기의 상태는 토출용량이 감소하여 부하토크도 감소하는 방향으로 이행한다. 압축기의 토출용량이 감소하면, 증발기 (33) 에서의 열제거능력도 낮아져 온도 Te(t) 도 증가경향으로 향하게 될 것이며, 또 압력감시점 (P1, P2) 사이의 차압은 감소한다.

이와 같이, S156 및/또는 S157 에서의 듀티비의 수정처리를 거침으로써, 검출온도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 에서 벗어나있다고 해도 제어밸브 (CV2) 의 설정차압 (TPD) 이 점차로 최적화되고, 또한 제어밸브 (CV2) 에서의 내부 자율적인 밸브개방도 조절도 함께 온도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 부근에 수속한다. 그리고 용량제어밸브 (CV2) 는, 제어장치 (60) 에 의하여 설정차압 (TPD) 을 변경하지 않는 한, 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 사이의 차압 즉 압력손실에 대응하는 일정유량을 유지하기 위하여 압축기의 토출용량을 자율제어하는 입구측 내부제어밸브로서 기능한다. 반대로, 설정차압 (TPD) 을 외부적으로 변경하는 것은, 압축기의 토출용량을 외부제어하는 것이 된다.

(효과) 제 2 실시형태에 의하면, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

상기 제 1 실시형태와 동일하게, 제 2 실시형태에서는, 증발기 (33) 에서의 열부하의 크기에 영향받는 흡입압 (Ps) 그자체를 용량제어밸브의 개방도제어에서의 직접 지표로 하지 않고, 냉매순환회로에서의 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 사이의 차압 (△P(t)) 을 직접 제어대상으로하여 압축기 토출용량의 피드백제어를 실현하고 있다. 이 때문에, 증발기 (33) 에서의 열부하상황에 영향받지 않고, 엔진측의 사정을 우선하기 위하여 비상시에는 외부제어에 의하여 즉시로 토출용량을 감소 또는 증대시킬 수 있다. 따라서, 가속시 등의 커트제어의 응답성 및 커트제어의 신뢰성 및 안정성도 우수하다.

통상시에도, 검출온도 (Te(t)) 및 설정온도 (Te(set)) 에 의거하여, 설정차압 (TPD) 을 결정하는 듀티비 (Dt) 를 자동수정 (도 15 의 S154 ∼ S157) 함과 동시에, 2 점 사이의 차압 (△P(t)) 을 지표로 한 제어밸브 (CV2) 의 내부자율적인 밸브개방도조절에 의거하여 압축기의 토출용량을 제어함으로써, 인간의 쾌적감을 만족시킨다는 공조장치 본래의 목적을 충분히 달성시킬 수 있다. 즉 본 실시형태에 의하면, 통상시의 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어와, 비상시의 긴급피난적인 토출용량의 신속한 변경을 양립시킬 수 있다.

제 2 실시형태의 공조장치에서 크랭크압 (Pc) 의 조절에 사용하는 제어밸브 (CV2) 는, 압력감지실 (88) 내에 작동로드 (80) 와 연결된 가동벽 (92) 을 필요로 하지만, 적어도 벨로우즈와 같은 복잡한 형상의 압력감지부재를 필요로 하지 않는다. 그것에 한해서, 설정차압 가변형의 제어밸브 (CV2) 는, 종래의 설정흡입압 가변형의 제어밸브에 비하여 구조가 간소화된다.

(제 2 실시형태의 별도예: 도 16 참조)

도 16 은, 입구측제어방식의 설정차압가변형 용량제어밸브의 별도예를 나타낸다. 도 16 의 제어밸브는, 솔레노이드부의 구성 (74 ∼ 79), 밸브실 (86) 및연통로 (87) 의 구성 및 압력감지실 (88) 및 가동벽 (92) 의 구성에 관해서는, 도 14 의 제어밸브와 기본적으로 동일하다. 작동로드 및 밸브체의 구성에 있어서 도 16 의 제어밸브는 도 14 의 제어밸브와 상이하다. 도 16 에 나타낸 바와 같이, 밸브실 (86) 내에는, 밸브좌 (91) 에 착좌가능한 구형상의 밸브체 (96) 가 배열설치되어 있다. 이 밸브체 (96) 는, 소직경 로드 (97) 을 통하여 가동벽(92) 에 연결되어 있다. 즉, 가동벽 (92), 소직경 로드 (97) 및 밸브체 (96) 는 일체화되고, 축방향 (수직방향) 으로 일체로 이동가능하게 되어있다. 고정철심 (75) 내에 축방향으로 이동가능하게 설치된 작동로드 (80) 의 상단부는, 밸브실 (86) 내에서 밸브체 (96) 에 맞닿음 가능하다. 적어도 코일 (79) 에 대하여 최소 듀티비로의 전력공급이 있다면, 작동로드 (80) 는 밸브체 (96) 및 가동벽 (92) 과 작동연결관계를 구축한다. 이러한 작동연결관계가 성립하는 한, 도 14 의 제어밸브의 경우와 동일하게, 차압 △P(t) = (PsH - PsL) 에 의거한 누름력 (F1), 전자 탄성지지력 (F2) 및 복귀스프링 (78) 의 탄성지지력 (f2) 의 밸런스에 의하여 밸브체 (96) 가 위치결정되고, 제어밸브의 개방도 (즉 급기통로 (28) 의 개방도) 가 조절된다. 따라서, 도 14 의 제어밸브의 대신에 도 16 의 제어밸브를 이용했다고 해도, 제 2 실시형태와 동일한 작용 및 효과를 나타낸다.

(제 3 실시형태: 도 17 및 도 18 참조)

상기 제 2 실시형태 및 그 별도예는, 입구측 제어방식의 설정차압가변형 용량제어밸브에 관한 것이었다. 이 제 3 실시형태에서는, 입구측 제어방식과 발부측 제어방식을 조합시킨 연동제어방식의 설정차압가변형 용량제어밸브의 일예를나타낸다. 그리고 입구측 제어방식이란, 크랭크실 (5) 과 흡입실 (21) 을 연결하는 추기통로 (27) 를 상시 가스방출가능한 발부측 통로로서 확보하는 한편, 토출실 (22) 과 크랭크실 (5) 을 연결하는 급기통로 (28) (입구측 통로) 의 도중에 제어밸브를 배열설치하고, 해당 제어밸브에서 급기통로 (28) 의 개방도를 조절함으로써, 급기통로 (28) 경유로의 가스공급량과 추기통로 (27) 경유로의 가스방출량의 밸런스를 제어하여 크랭크압 (Pc) 을 목적하는 압력레벨로 설정하는 제어방식을 말한다. 한편, 발부측 제어방식이란, 추기통로 (27) (발부측 통로) 의 도중에 제어밸브를 배열설치하고, 해당 제어밸브에서 추기통로 (27) 의 개방도를 조절함으로써, 블로바이 가스 등에 의한 크랭크실 (5) 로의 가스공급량과 추기통로 (27) 경유로의 가스방출량의 밸런스를 제어하여 크랭크압 (Pc) 을 목적하는 압력레벨로 설정하는 제어방식을 말한다. 이하의 설명에서는 중복설명을 피하기 위하여, 제 2 실시형태와 공통하는 부분의 설명은 생략되어 있는 것으로 이해할 수 있다.

도 17 및 도 18 은, 제 3 실시형태에 따른 용량제어밸브 (CV3) 의 일예를 나타낸다. 용량제어밸브 (CV3) 는, 그 상반부를 차지하는 입구측 및 발부측 연동밸브부와, 하반부를 차지하는 솔레노이드부를 구비하고 있다.

입구측 및 발부측 연동밸브부는, 토출실 (22) 과 크랭크실 (5) 을 연결하는 급기통로 (28) 의 개방도 (스로틀량) 및 크랭크실 (5) 과 흡입압 (Ps) 근사의 저압영역 (본 건에서는 보어 (1a)) 을 연결하는 추기통로 (27, 72) 의 개방도 (스로틀량) 를 선택적으로 조절한다. 솔레노이드부는, 제어밸브 (CV3) 내에 배열설치된 작동로드 (80) 를 외부로부터의 통전제어에 의거하여 변위제어하기 위한 일종의전자 액츄에이터를 구성하고, 해당 전자 액츄에이터는 설정차압변경 액츄에이터 (M2) 로서 기능한다. 제어밸브 (CV3) 의 솔레노이드부의 구성은, 상기 제어밸브 (CV2) 의 솔레노이드부와 본질적으로 동일하다. 즉, 작동로드 (80) 의 하단 (기단부) 에는, 플랜저로서의 가동철심 (77) 이 고정되고, 양자 (77, 80) 는 일체로 되어 상하운동한다. 고정철심 (75) 과 가동철심 (77) 의 사이에 설치된 복귀스프링 (78) 은, 가동철심 (77) 및 작동로드 (80) 를 하방으로 탄성지지함과 동시에, 가동철심 (77) 및 작동로드 (80) 를 최하 운동위치 (비통전시에서의 초기위치) 로 되돌리기 위한 초기화수단으로서 기능한다. 코일 (79) 에는, 제어장치 (60) 의 지령에 의거하여 구동회로 (61) 로부터 소정 듀티비 (Dt) 의 구동신호가 공급된다. 코일 (79) 은, 듀티비 (Dt) 에 따른 크기의 전자력 (F2) 을 발생시키고, 그 전자력에 의하여 작동로드 (80) 는 상향운동한다.

제어밸브 (CV3) 의 밸브하우징 (85) 의 상반부 본체 (85a) 에는, 밸브실 (86), 연통로 (87) 및 압력감지실 (88) 이 구획형성되어 있다. 밸브실 (86) 및 연통로 (87) 내에는 작동로드 (80) 가 축방향 (수직방향) 으로 이동가능하게 배열설치되어 있다. 특히 연통로 (87) 내에는, 작동로드 (80) 의 상단부 (선단부) 에 형성된 걸어맞춤부 (80a) 가 상주한다. 이 걸어맞춤부 (80a) 의 직경은 연통로 (87) 의 내경보다도 명확하게 작고, 해당 걸어맞춤부 (80a) 가 연통로 (87) 를 폐색하는 일은 없다. 작동로드 (80) 의 본체부는 걸어맞춤부 (80a) 보다도 가늘고, 걸어맞춤부 (80a) 와 로드 본체부의 경계에는 하측 걸어맞춤면 (80b) 이 존재한다. 작동로드의 걸어맞춤부 (80a) 의 상단면은, 상측 걸어맞춤면 (80c)으로서 기능한다. 그리고, 밸브실 (86) 과 연통로 (87), 또는 연통로 (87) 와 압력감지실 (88) 은, 후기의 입구측 밸브체 (98) 및 발부측 밸브체 (100) 와의 협동하에, 작동로드 (80) 의 배치대로 선택적으로 연통가능하게 되어있다.

밸브실 (86) 의 바닥벽은 고정철심 (75) 의 상단면에 의하여 제공된다. 밸브실 (86) 을 둘러싸는 밸브하우징의 둘레벽에는, 반경방향으로 연장되는 Pd 포트 (89) 가 설치되고, 이 Pd 포트 (89) 는 급기통로 (28) 의 상류부를 통하여 밸브실 (86) 을 토출실 (22) 로 연통시킨다. 연통로 (87) 를 둘러싸는 밸브하우징의 둘레벽에도 반경방향으로 연장되는 Pc 포트 (90) 가 설치되고, 이 Pc 포트 (90) 는 급기통로 (28) 의 하류부를 통하여 연통로 (87) 를 크랭크실 (5) 로 연통시킨다. 따라서 Pd 포트 (89), 밸브실 (86), 연통로 (87) 및 Pc 포트 (90) 는, 제어밸브 (CV3) 의 연동밸브부에 있어서 토출실 (22) 과 크랭크실 (5) 을 연통시키는 급기통로 (28) 의 일부를 구성한다.

밸브실 (86) 내에 입구측 밸브체 (98) 이 배열설치되어 있다. 입구측 밸브체 (98) 는 대략 고리형상을 이루고 있고, 작동로드 (80) 의 본체부에 대하여 상대 슬라이딩이 가능하게 바깥에서 끼워져 있다. 입구측 밸브체 (98) 의 외경은 밸브실 (86) 의 내경보다도 작으나 연통로 (87) 의 내경보다 크고, 따라서 밸브실 (86) 과 연통로 (87) 의 사이의 단차는 밸브좌 (91) 로서 기능하고, 입구측 밸브체 (98) 는 그 밸브좌 (91) 에 착좌가능하게 되어 있다 (도 18 참조). 연통로 (87) 는 일종의 밸브구멍으로서 위치지어져 있다. 밸브실 (86) 내에는 또한 닫힌 밸브스프링 (99) 이 배열설치되어 있다. 닫힌 밸브스프링 (99) 은, 입구측 밸브체 (98) 를 밸브좌 (91) 에 착좌시키는 방향으로 상시 탄성지지한다. 그뿐 아니라 닫힌 밸브스프링 (99) 은, 도 18 에 나타낸 바와 같이 작동로드 (80) 가 상향운동 경향에 있어서 입구측 밸브체 (98) 가 작동로드 걸어맞춤부 (80a) 에 의한 간섭을 받지 않는 한, 입구측 밸브체 (98) 를 밸브좌 (91) 에 착좌시키고, 급기통로로서의 연통로 (87) 를 차단시킨다. 그리고 닫힌 밸브스프링 (99) 의 상향 탄성지지력 (f3) 은, 복귀스프링 (78) 의 하향 탄성지지력 (f2) 보다도 작다.

압력감지실 (88) 내에는 가동벽 (92) 이 축방향으로 이동가능하게 설치되어 있다. 이 가동벽 (92) 은, 압력감지실 (88) 을 P1 압력실 (93) 과 P2 압력실 (94) 로 구획하여 양실의 직접 연통을 허용하지 않는 압력 격벽이다. P1 압력실 (93) 은 밸브하우징에 형성된 P1 포트 (93a) 를 통하여 흡입실 (21) 과 상시 연통한다. P2 압력실 (94) 은, 밸브하우징에 형성된 P2 포트 (94a) 및 상기 검압통로 (72) 를 통하여 어느 하나의 실린더보어 (1a) 와 상시 연통한다. 즉, P1 압력실 (93) 에는 흡입실 (21) 의 내압이 압력 (PsH) 으로서 유도되고, P2 압력실 (94) 에는 흡입행정에 있는 보어 (1a) 의 내압이 압력 (PsL) 으로서 유도되고 있다 (압축기 운전중은 당연히 PsL〈 PsH). 그리고 Pc 포트 (90), 연통로 (87), P2 압력실 (94) 및 P2 포트 (94a) 는, 제어밸브 (CV3) 의 연동밸브부에 있어서 크랭크실 (5) 과 흡입압 (Ps) 근사의 저압영역 (1a) 을 연통시키는 추기통로 (27, 72) 의 일부를 구성한다. 그리고 제 3 실시형태에서는, 급기통로 (28) 의 하류부는 추기통로의 상류부를 겸용한다. 또, 압력감지실 (88), 가동벽 (92), P1 압력실 (93) 및 P2 압력실 (94) 은, 제어밸브 (CV3) 에서의 기계적인 차압검출수단을 구성한다.

또한 P2 압력실 (94) 내에는 발부측 밸브체 (100) 가 배열설치되어 있다. 발부측 밸브체 (100) 는 가동벽 (92) 과 일체화되어 있고, 가동벽 (92) 의 이동에 따라서 연통로 (87) 로 접근이간한다. 발부측 밸브체 (100) 의 외경은 연통로 (87) 의 내경보다도 크고, 따라서 연통로 (87) 와 P2 압력실 (94) 사이의 단차는 밸브좌 (101) 로서 기능하고, 발부측 밸브체 (100) 는 그 밸브좌 (101) 에 착좌가능하게 되어있다 (도 17 참조). 도 17 에 나타낸 바와 같이, 작동로드 (80) 가 하향운동 경향에 있어서 발부측 밸브체 (100) 가 작동로드 걸어맞춤부 (80a) 에 의한 간섭을 받지 않는 한, 가동벽 (92) 및 발부측 밸브체 (100) 는, 양압력실 (93, 94) 사이의 차압 (PsH - PsL) 에 의거한 누름력 (F1) 에 의하여 밸브좌 (101) 에 착좌하고, 추기통로로서의 연통로 (87) 를 차단한다.

작동로드의 걸어맞춤부 (80a) 의 길이 (즉 하측 걸어맞춤면 (80b) 와 상측 걸어맞춤면 (80c) 의 거리) 는, 연통로 (87) 의 길이 (즉 밸브좌 (91) 과 밸브좌 (101) 의 거리) 이하로 설정되어 있다. 이것으로서, 솔레노이드부의 전자 탄성지지력 (F2) 의 설정에 따라서, 걸어맞춤부 (80a) 가 입구측 밸브체 (98) 에도 발부측 밸브체 (100) 에도 간섭하지 않고 양밸브체가 각각 대응하는 밸브좌 (91, 101) 에 착좌하는 상태 (즉 급기통로와 추기통로가 동시 폐색되는 상태) 를 만들어내도록 되어있다. 다시말하면, 이 연통제어방식의 제어밸브 (CV3) 는, 솔레노이드부로의 듀티제어에 의하여, 입구측 제어방식의 제어밸브 또는 발부측 제어방식의 제어밸브로서 양자택일적으로 기능한다. 이 의미에서, 제어밸브 (CV3) 의솔레노이드부는, 입구측 제어밸브 기능과 발부측 제어밸브 기능을 외부제어에 의하여 전환하기 위한 전환수단으로 위치지어진다.

다음은 용량제어밸브 (CV3) 의 작용에 대하여 설명한다.

우선 코일 (79) 로의 통전이 없는 경우 (Dt = 0 %) 에는, 초기화수단으로서의 복귀스프링 (78) 의 작용에 의하여 작동로드 (80) 는 도 17 에 나타내는 최하 운동위치에 배치된다. 이때, 작동로드 걸어맞춤부의 하측 걸어맞춤면 (80b) 이 닫힌 밸브스프링 (99) 의 탄성지지력에 저항하여 입구측 밸브체 (98) 를 밀어올린다. 그 결과, 도 17 에 나타낸 바와 같이 입구측 밸브체 (98) 가 밸브좌 (91) 로부터 멀어지고, 입구측 밸브영역에서의 급기통로 (28) 의 개방도가 최대가 된다. 한편, 가동벽 (92) 및 발부측 밸브체 (100) 는, (PsH - PsL) 의 차압에 의하여 압력감지실 (88) 내에서 최하 운동위치에 배치되고, 발부측 밸브체 (100) 에 의하여 추기통로 (27, 72) 가 폐색된다. 즉 이 경우에는, 제어밸브 (CV3) 는 입구측 제어밸브로서 기능한다.

한편, 코일 (79) 에 대하여 듀티비 가변범위의 최소 듀티의 통전이 있으면, 상향 전자 탄성지지력 (F2) 이 복귀스프링 (78) 의 하향 탄성지지력 (f2) 을 능가하고, 적어도 상측 걸어맞춤면 (80c) 이 발부측 밸브체 (100) 의 바닥면에 맞닿을 때까지 작동로드 (80) 가 상향운동된다. 이 상향운동에 수반하여 로드 걸어맞춤부의 하측 걸어맞춤면 (80b) 에 의한 입구측 밸브체 (98) 로의 간섭이 없어지고, 입구측 밸브체 (98) 는 닫힌 밸브스프링 (99) 의 작용에 의하여 도 18 에 나타낸 바와 같이 밸브좌 (91) 에 착좌하고, 급기통로 (28) 를 폐색한다. 한편, 전자탄성지지력 (F2) 이 어느 정도 큰 경우에는, 걸어맞춤부 (80a) 가 발부측 밸브체 (100) 를 밀어올리는 방향으로 탄성지지하고, 추기통로 (27, 72) 가 개방된다. 즉 이 경우에는, 제어밸브 (CV3) 는 발부측 제어밸브로서 기능한다. 그리고, 도 18 의 상태에서는, 발부측 밸브체 (100) 는 작동로드 (80) 를 통하여 솔레노이드부로 작동연결된다.

제어밸브 (CV3) 가 발부측 제어밸브로서 기능할 경우 (도 18 참조), 복귀스프링 (78) 의 작용에 의하여 감쇄된 전자력 즉 상향 탄성지지력 (F2 - f2) 이, 상기 차압에 의거하여 누름력 (F1) 과 대향한다. 그리하여, 코일 (79) 의 통전시에는, 탄성지지력 (F2 - f2) 과 누름력 (F1) 이 균형을 이루도록 발부측 밸브체 (100) 가 밸브좌 (101) 에 대하여 위치결정되고, 추기통로에서의 밸브개방도가 결정된다. 이 밸브개방도에 따라서, 추기통로를 통한 크랭크실 (5) 로부터의 가스방출량이 정해지고, 블로바이 가스 등에 의한 크랭크실 (5) 로의 가스공급량과의 관게에서 크랭크압 (Pc) 이 조절된다. 즉, 제어밸브 (CV3) 의 밸브개방도를 조절한다는 것은 크랭크압 (Pc) 을 조절하는 것이 된다. 그리고, 제 2 실시형태와 동일하게, 제어밸브의 밸브개방도는, 상기 차압에 의거하여 누름력 (F1) 과 전자 탄성지지력 (F2) 이 지배적 요인이 되는 솔레노이드부의 상향 탄성지지력 (F2 - f2) 과의 균형에 의거함으로써, 전자탄성지지력 (F2) 은, 그 균형을 이루어야 하는 누름력 (F1) 의 설정치 또는 목표치를 전기적으로 조절하기 위하여 변경가능한 탄성지지력에 상당한다. 상기 누름력 (F1) 은, PsH 와 PsL 의 차압 (△P(t)) 을 반영하는 것이기 때문에, 코일 (79) 로의 통전제어에 의하여 조절되는 전자 탄성지지력 (F2) 은, 목적으로 하는 목표차압 즉 설정차압 (TPD) 을 규정하는 스프링력으로서 이해할 수 있다. 이 의미에서 해당 제어밸브의 솔레노이드부, 구동회로 (61) 및 제어장치 (60) 는, 제어밸브 (CV3) 의 자율적인 개방도조절의 기준 또는 목표가 되는 차압의 목표치 (설정차압) 를 외부적으로 변화시키기 위한 설정차압변경수단으로서 위치지어진다. 따라서, 도 17 및 도 18 에 나타나는 용량제어밸브 (CV3) 는, 외부로부터 코일 (79) 로의 통전제어에 의거하여 설정차압 (TPD) 을 변경가능한 설정차압 가변형의 발부측 제어밸브로서 기능할 수 있다.

제 3 실시형태에 따른 차량용 공조장치의 제어체계는 제 2 실시형태에 준하고 있고, 적어도 제어장치 (60) 및 용량제어밸브 (CV3) 에 의하여 토출용량 제어수단이 구성된다. 도 17 의 제어장치 (60) 에 의하여 실행되는 제어내용도, 제 2 실시형태의 경우와 거의 같다. 즉, 제어장치 (60) 는 도 4 의 메인루틴에 따른 비상시 판정처리를 행하고, 비상시에는 서브루틴 (RF7, RF8, RF9) 에 따르는 듀티비 제어 (및 그 리턴제어) 를 행한다. 제어밸브 (CV3) 는, 듀티비 (Dt) 를 0 % 로 한 경우에, 추기통로를 폐색함과 동시에 입구측 밸브체 (98) 를 강제적으로 밀어내려 급기통로 (28) 를 강제개방하여 크랭크압 (Pc) 을 증대경향으로 유도하는 특성이기 때문에, 상기 서브루틴 (RF7, RF8, RF9) 의 처리순서가 그대로 타당하다. 한편, 제어장치 (60) 는, 통상 운전시에는, 도 15 의 서브루틴 (RF15) 에 따른 설정차압 (TPD) 의 리얼타임 수정을 행한다. 발부측 제어밸브로서 기능하는 경우의 제어밸브 (CV3) 는, 듀티비 (Dt) 를 높일수록 추기통로의 개방도를 증대시켜 크랭크압 (Pc) 을 저하경향으로 유도하는 특성이 있기 때문에, RF15 의 S154 ∼ S157의 Dt 재설정의 처리순서가 그대로 타당하다.

제 3 실시형태의 용량제어밸브 (CV3) 는, 제 2 실시형태의 용량제어밸브 (CV2) 와 동일한 작용 및 효과를 나타낸다. 몇가지의 효과중에서 주요한 것을 요약하면, 통상 운전시에 검출온도 (Te(t)) 가 설정온도 (Te(set)) 에서 벗어났다고 해도, 제어장치 (60) 가 제어밸브 (CV3) 의 설정차압 (TPD) 을 순차로 최적화하고, 검출온도 (Te(t)) 를 설정온도 (Te(set)) 부근에 수속시킬 수 있다. 또, 차량가속시 등의 비상시에는, 신속하게 크랭크압 (Pc) 을 상승 (또는 하강) 시켜 압축기의 압출용량을 신속하게 최소화 (또는 최대화) 할 수 있다. 즉 본 실시형태에 의하면, 통상시의 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어와, 비상시의 긴급피난적인 토출용량의 신속한 변경을 양립시킬 수 있다.

(제 4 실시형태: 도 19 및 도 20 참조)

제 4 실시형태에서는, 발부측 제어방식의 설정차압 가변형 제어밸브를 예시한다. 도 19 에 나타나는 제어밸브는, 밸브하우징 (85) 내에 구획된 밸브실 (86), 연통로 (87) 및 압력감지실 (88) 을 구비하고 있다. 밸브실 (86) 은 추기통로 (27) 의 상류부를 통하여 크랭크실 (5) 에 연통하고, 연통로 (87) 는 추기통로 (27) 의 하류부를 통하여 흡입실 (21) 로 연통하고 있다. 밸브실 (86) 내에는 밸브좌 (91) 에 착좌가능한 밸브체 (96) 가 배열설치되어 있다. 밸브실 (86) 과 연통로 (87) 는, 밸브실 (86) 내에 배열설치된 밸브체 (96) 의 배치에 따라서 상호 연통가능하게 되어있다. 따라서 밸브실 (86) 과 연통로 (87) 는, 제어밸브내에 있어서 추기통로 (27) 의 일부를 구성한다.

밸브체 (96) 는, 소직경 로드 (97) 를 통하여 가동벽 (92) 에 연결되고, 이들 (96,97,92) 은 축방향 (도 19 에서는 좌우방향) 으로 일체 이동가능하다. 가동벽 (92) 은, 압력감지실 (88) 을 P1 압력실 (93) 과 P2 압력실 (94) 로 이분한다. 이 제어밸브에서는, P1 압력실 (93) 은 P2 압력실 (94) 보다도 밸브실 (86) 에 가까운쪽에 설치되고, 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 사이의 차압에 의거하여 누름력 (F1) 은, 가동벽 (92) 을 밸브실 (86) 에서 멀어지는 방향으로 작용한다. 그리고, 압력감지실 (88), 가동벽 (92), P1 압력실 (93) 및 P2 압력실 (94) 은, 제어밸브에서의 기계적인 차압검출수단을 구성한다.

한편, 밸브체 (96) 는, 설정차압변경 액츄에이터 (M2) 와 탄성적으로 작동연결되어 있다. 이 액츄에이터 (M2) 는, 상기 누름력 (F1) 의 방향과 반대방향의 탄성지지력 (F2) 을 밸브체 (96) 에 부여한다. 액츄에이터 (M2) 는, 예컨대 도 14 에 나타낸 바와 같은 전자 솔레노이드식 액츄에이터이고, 제어장치 (60) 에 의한 통전제어에 의하여 탄성지지력 (F2) 을 변화시킨다. 그리고 액츄에이터 (M2), 구동회로 (61) 및 제어장치 (60) 는, 제어밸브의 자율적인 개방도조절의 기준 또는 목표가 되는 차압의 목표치 (설정차압) (TPD) 를 외부적으로 변화시키기 위한 설정차압 변경수단을 구성한다.

도 19 에 나타낸 바와 같은 발부측 제어밸브를 사용해도, 냉매순환회로에서의 가스유량을 설정차압 (TPD) 에 의거하여 제어할 수 있다. 그리고, 상기 제 2 및 제 3 실시형태와 동일하게, 통상시의 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어와, 비상시의 긴급피난적 토출용량의 신속한 변경을 양립시킬 수있다.

도 20 의 제어밸브는, 도 19 의 제어밸브의 변경예이다. 도 20 에 나타낸 바와 같이, 연통로 (87) 는 P1 압력실 (93) 과 상시 연통하고 있고, 밸브실 (86), 연통로 (87) 및 P1 압력실 (93) 이, 제어밸브내에서 추기통로 (27) 의 일부를 구성한다. 이 도 20 의 제어밸브에서도 도 19 의 제어밸브와 동일한 작용 및 효과를 나타낼 수 있다. 그리고 도 20 의 구성에 따르면, 도 19 의 구성에 비하여 밸브하우징에 형성해야하는 포트의 수를 하나 줄일 수 있다.

(그 밖의 변경예)

상기 제 2 ∼ 제 4 실시형태는 모두, 상류측의 압력감시점 (P1) 을 압축기의 흡입실 (21) 내에 설정하고, 하류측의 압력감시점 (P2) 을 흡입행정에 있는 실린더보어 (1a) 내에 설정하고 있다. 제 2 ∼ 제 4 실시형태의 설정차압가변형 용량제어밸브를 사용하는 경우에도, 2 개의 압력감시점의 선택 방식은 상기의 경우로 한정되지 않는다. 제 1 실시형태 및 그 별도예의 경우와 마찬가지로, 증발기 (33) 와 흡입실 (21) 을 연결하는 냉매가스의 유통관 (35), 또는 토출실 (22) 과 응축기 (31) 를 연결하는 냉매의 유통관 (56) 의 도중에 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 을 설정하고, 각각의 압력을 제어밸브의 P1 압력실 (93) 및 P2 압력실 (94) 에 도입하도록 할 수도 있다.

상기 제 2 ∼ 제 4 실시형태의 제어밸브에서의 설정차압변경 액츄에이터 (M2) 는, 직동 솔레노이드일 필요는 없고, 도 21 에 나타낸 바와 같은 스풀을 이용한 압력 액츄에이터라도 된다. 즉, 밸브하우징 (85) 의 일부에 작동실 (110)을 구획하고, 그 작동실 (110) 내에 스풀 (111) 을 작동로드 (80) 의 축방향으로 이동가능하게 설치한다. 스풀 (111) 은 작동로드 (80) 에 연결되어 양자는 일체로 이동한다. 스풀 (111) 에 의하여 작동실 (110) 은 고압실 (112) 과 저압실 (113) 로 이분된다. 고압실 (112) 은 통로 (114) 를 통하여 토출압 (Pd) 의 영역 (예컨대 토출실 (22)) 과 연결되어 있다. 단, 그 통로 (114) 의 도중에는 제어장치 (60) 에 의하여 전개 또는 전폐로 제어되는 개폐밸브 (115) 가 설치되어 있다. 한편, 저압실 (113) 은, 포트 (116) 를 통하여 상시 크랭크실 (5) (크랭크압 (Pc) 의 영역) 에 연통하고 있다. 저압실 (113) 에는, 스풀 (111) 을 고압실 (112) 쪽에 탄성지지하는 복귀스프링 (78) 이 배열설치되어 있다. 또한 스풀 (111) 에는, 고압실 (112) 과 저압실 (113) 을 연결하는 스로틀통로 (117) 가 형성되어 있다.

작동로드 (80) 를 특정방향 (도 21 에서는 우방향) 으로 탄성지지 또는 강제이동할 필요가 있을 때에는, 제어장치 (60) 는 구동회로 (61) 를 통하여 개폐밸브 (115) 를 소정시간만큼 연다. 그러면 토출압 (Pd) 의 가스가 고압실 (112) 에 도입되는데, 스로틀통로 (117) 의 영향으로 고압실 (112) 의 내압은 곧바로 저하하지 않고, 양실 (112, 113) 사이의 압력차가 커진다. 이 압력차는 복귀스프링 (78) 의 탄성지지력을 극복하여 스풀 (111) 및 작동로드 (80) 를 특정방향으로 이동시키는 탄성지지력 또는 누름력을 발생시킨다. 제어장치 (60) 에 의하여 개폐밸브 (115) 가 닫히면, 고압실 (112) 내의 고압가스는 스로틀통로 (117) 및 저압실 (113) 을 통하여 크랭크실 (5) 로 방출될 뿐이다. 그 방출과정에서 스풀(111) 은 복귀스프링 (78) 에 의하여 되돌려지는데, 스풀 (111) 및 작동로드 (80) 는, 작동로드 (80) 에 작용하는 힘, 양실 (112, 113) 사이의 차압에 의거하는 힘 및 복귀스프링 (78) 의 탄성지지력이 균형을 이루는 위치로 위치결정된다. 따라서, 도 21 과 같은 압력액츄에이터를, 설정차압가변형의 용량제어밸브에서의 설정차압변경 액츄에이터 (M2) 로서 사용할 수 있다.

도 23 에 나타낸 바와 같이, 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 중, 제 1 압력감시점 (P1) 을 용량가변형 압축기 (CM) 의 토출실 (22) 내로 설정함과 동시에, 제 2 압력감시점 (P2) 을 상기 (P1) 점에서 소정거리만큼 떨어진 유통관 (56) 의 도중에 설정할 수도 있다. 이 경우 또한, 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 사이에, 차압현재화 수단으로서의 스로틀 (120) 을 배열설치하는 것은 바람직하다. 스로틀 (120) 의 배열설치에 의하여, 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 사이의 차압이 현재화, 명확화 또는 확대되어 2 점 사이의 차압 (△P(t)) 에 의거하여 제어가 쉬워진다. 그리고, 도 23 과 같은 냉매순환회로를 구성하는 경우, 그것에 적용가능한 제어밸브로서는 예컨대 도 24 의 제어밸브를 들 수 있다. 도 24 의 제어밸브는, 기본적으로 도 14 의 제어밸브 (CV2) 와 같은 구조이나, P1 압력실 (93) 및 P2 압력실 (94) 로 도입되는 압력의 종류가 상이하다. 도 24 의 제어밸브에서는, P1 압력실 (93) 에는 P1 점의 압력이 PdH (즉 토출압 (Pd)) 로서, P2 압력실 (94) 에는 P2 점의 압력이 PdL 로서 각각 유도된다. 가동벽 (92) 은, △P(t) = PdH - PdL 의 차압에 감응하여, 도 14 의 제어밸브 (CV2) 와 동일하게 작동한다.

단 도 23 과 같이, 2 점 사이의 차압의 현재화만을 목적으로 하여 스로틀(120) 을 배열설치한다고 하면, 냉매순환회로의 유통저항이 단순히 확대된다는 단점도 발생하고, 스로틀 (120) 을 배열설치하는 것의 이해득실이 확실하지 않다. 그리하여, 스로틀 (120) 이 차압현재화수단으로서의 기능 이외의 다른 기능을 함께 갖는 다기능적 존재인 것이 바람직하다. 예컨대 도 25 와 같이, 압축기의 리어하우징 (4) 의 외주벽과 유통관 (56) 의 접속부위에 머플러실 (122) 을 설치하고 그 머플러실 (122) 과 토출실 (22) 을 연통시키는 통로로서의 스로틀 (121) 을 리어하우징 (4) 에 형성하는 것은 바람직하다. 이 경우, 스로틀 (121) 은, 차압현재화수단으로서 기능할뿐 아니라, 각각의 실린더보어 (1a) 에서 토출실 (22) 로 토출되는 고압가스의 맥동의 영향을 완화하여, 유통관 (56) 측에서의 고압냉매가스의 맥동을 감쇠 또는 저감하는 수단으로서도 기능한다.

도 23 의 스로틀 (120) 및 도 25 의 스로틀 (121) 을 대신하여, 도 26 에 나타낸 바와 같은 역지밸브기구 (130) 가 압축기의 토출실 (22) 과 유통관 (56) 사이에 배열설치될 수도 있다. 도 26 에 의하면 역지밸브기구 (130) 는, 밸브구멍 (131) 을 갖는 밸브좌 (132) 와, 그 위에 피관된 연통구멍 (133) 부착의 원통형상 케이스 (134) 와, 밸브좌에 대하여 접촉분리가 가능한 밸브체 (135) 와, 해당 밸브체를 밸브구멍 폐색방향으로 탄성지지하는 탄성지지스프링 (136) 을 구비한다. 역지밸브기구의 밸브구멍 (131), 케이스 (134) 의 내공간 및 연통구멍 (133) 은, 토출실 (22) 과 유통관 (56) 을 연결하는 연결통로를 구성하고, 밸브구멍 (131) 은, 그 연결통로의 도중에 설치된 스로틀 (도 25 의 스로틀 (121) 에 상당하는 것) 로서 기능한다. 밸브체 (135) 는 상기 밸브구멍에 면한 단면 (폐색면) 에 작용하는 토출압 (Pd) 과 상단면 (배면) 에 작용하는 유통관 (56) 측의 압력의 차에 의거한 하중과, 탄성지지스프링 (136) 의 스프링 하중과의 밸런스에 의거하여 밸브좌 (132) 에 대하여 위치결정된다. 그 결과, 스로틀로서의 밸브구멍 (131) 은 밸브체 (135) 에 의하여 개폐제어된다. 즉, 압축기의 운전에 의하여 토출압 (Pd) 이 충분히 높은 경우에는, 밸브구멍 (131) 은 개방되어 냉매순환회로를 경유하는 냉매순환이 유지된다. 한편, 압축기의 토출용량이 최소화되어 토출압 (Pd) 이 낮은 경우에는, 밸브구멍 (131) 은 폐색되어 냉매순환회로를 경유하는 냉매순환은 차단된다.

역지밸브기구 (130) 는, 일의적으로는 유통관 (56) 에서 토출실 (22) 로의 고압가스의 역류를 방지하기 위한 역류방지기구이나, 그뿐 아니라, 용량가변형 압축기 (CM) 이 클러치레스 타입인 경우에 별도의 역할도 담당한다. 즉 클러치레스 압축기에서는, 차량엔진 (E) 가 정지하지 않는 한 구동축 (6) 및 경사판 (12) 을 포함하는 내부기구가 항상 계속 회전한다는 사정이 있고, 따라서 냉매가스의 일부가 항상 압축기내부를 순환하는 것으로 윤활오일의 미스트화 및 구동부위로의 반송이 유지될 필요가 있다. 도 26 에 나타낸 바와 같은 역지밸브기구 (130) 는, 토출실의 내압 (Pd) 과 유통관 (56) 측의 압력과의 차가 소정의 임계치 이상으로 확대되지 않으면, 토출실 (22) 에서 유통관 (56) 측으로의 고압냉매가스의 도출을 허용하지 않는다. 따라서, 탄성지지 스프링 (136) 의 스프링력을 적당히 선택하면, 최소 토출용량시 등의 토출압 (Pd) 이 낮은 운전상태에서는, 토출실 (22) 에서 유통관 (56) 으로의 냉매의 방출이 차단되고, 토출실 (22) →제어밸브 →크랭크실 (5) →(추기통로 (27)) →흡입실 (21) →실린더보어 (1a) →토출실 (22) 이라는 냉매가스의 내부순환이 유지되어, 구동부위로의 윤활오일의 공급이 담보된다. 이와같이 도 26 의 역지밸브기구 (130) 는, 유통관 (56) 에서 토출실 (22) 로의 역류방지수단, 최소 토출용량시 등에서의 냉매가스의 내부순환유지수단 및 2 개의 압력감시점 (P1, P2) 사이의 차압을 현재화시키는 차압현재화수단으로서의 기능을 함께 가진다.

도 26 에서는, 상기 밸브구멍 (131) 은 스로틀로서의 구경을 갖는 것이었으나, 밸브구멍 (131) 이 스로틀에 어울리는 구경을 갖지않는 대구경의 구멍이라고 해도, 역지밸브기구 (130) 의 밸브개방도가 작은 경우에는 밸브체 (135) 와 밸브좌 (132) 사이의 간극이 스로틀로서의 역할을 할 수 있다. 즉 역지밸브기구 (130) 에서는, 스로틀이라는 것을 만족시키는 구경의 구멍을 구비하지 못하는 경우에도, 밸브체 (135) 와 밸브좌 (132) 의 상대위치관계에 의하여 사실상의 스로틀을 출현시킬 수 있고, 차압현재화수단으로서 기능할 수 있다.

(상기 각각의 청구항에 기재한 것 외의 기술적 사상의 포인트)

청구항 2 에 있어서 「차압 이외의 다양한 외부정보」는, 적어도 증발기에서의 열부하상황에 관한 물리량을 포함하는 것.

청구항 8 또는 19 에 있어서, 상기 왕복피스톤식 압축기는 그 하우징내에, 흡입행정에 있는 실린더보어를 차압검출수단에 연통시키는 검압통로 (72) 를 구비하고 있는 것. 또, 상기 검압통로는, 실린더보어내에 배열설치된 흡입밸브에 의하여 흡입행정시에는 개방되어 토출·압축행정시에는 폐색되는 것. 즉,상기 검압통로 및 상기 흡입밸브에 의하여, 복수인 실린더보어 중 흡입행정에 있는 보어만을 선택적으로 차압검출수단에 연통시키는 검압보어 선택수단이 구성되는 것.

청구항 17 또는 18 에 있어서, 상기 구획부재에 의하여 구획된 2 개의 압력실의 하나는 추기통로의 일부를 구성하는 것 (도 17, 18, 20 참조). 또 상기 추기통로의 일부를 구성하는 압력실에는, 상기 구획부재에 연결된 발부측 밸브체가 배열설치되어 있는 것 (도 17, 18 참조).

청구항 14 에 있어서, 상기 차압현재화수단은 2 개의 압력감시점 사이에 배열설치된 스로틀을 포함하는 것. 그리고, 이 스로틀은, 유통관 (56) 에서의 토출맥동을 감쇠 또는 저감하기 위하여, 토출실 (22) 과 유통관 (56) 의 경계영역에 배열설치된 고정 스로틀인 것은 더욱 바람직하다.

청구항 14 에 있어서, 상기 차압현재화수단은, 클러치레스 압축기의 토출실과 유통관의 경계영역에 배열설치된 역지밸브기구를 포함하는 것.

그리고, 이 명세서에서 말하는 「냉매순환회로」란, 도 3 및 도 23 에 나타낸 바와 같은 응축기 (31), 팽창밸브 (감압장치) (32), 증발기 (33) 및 압축기 (그 내부의 흡입실 (21), 보어 (1a) 및 토출실 (22)) 를 경유하는 순환회로를 나타낸다. 이 의미에서 흡입행정 또는 압축·토출행정에 있는 실린더보어 (1a) 도 냉매순환회로의 일부가 된다. 한편, 압축기내부에서의 윤활유 순환을 목적으로 하여 필요최소한의 냉매가스유통을 확보하기 위하여 압축기의 크랭크실 (5) 을 경유하여 설정되는 내부순환회로는, 상기 「냉매순환회로」에는 포함되지 않는다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 증발기에서의 열부하 상황에 영향받지 않고, 필요시에는 외부제어에 의하여 압축기의 토출용량을 신속하게 변경할 수 있다. 특히 본 발명에 의하면, 실온의 안정유지를 도모하기 위한 압축기의 토출용량제어와, 긴급피난적인 토출용량의 신속한 변경을 양립시키는 것이 가능해진다.

Claims (22)

1. 응축기, 감압장치, 증발기 및 용량가변형 압축기로 이루어지는 냉매순환회로를 구비한 공조장치로서,

   상기 압축기의 냉매토출용량을 추측하는 지표로서 상기 냉매순환회로에 설정된 2 개의 압력감시점 사이의 차압을 전기적 또는 기계적으로 검출하는 차압검출수단과,

   상기 차압검출수단에 의하여 검출된 차압에 의거하여 상기 압축기의 토출용량을 제어하는 토출용량 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 공조장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 차압이외의 다양한 외부정보를 검지하는 외부정보 검지수단을 더 구비하여 이루어지고,

   상기 토출용량 제어수단은, 상기 외부정보 검지수단에서 제공되는 외부정보에 의거하여 제어목표치인 설정차압을 결정함과 동시에, 그 설정차압에 상기 차압검출수단에 의하여 검출된 차압이 가까워지도록 상기 압축기의 토출용량을 피드백제어하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 용량가변형 압축기는, 캠 플레이트를 수용하는 크랭크실의 내압을 제어하는 것으로 토출용량변경이 가능한 타입이고,

   상기 토출용량 제어수단은,

   외부로부터의 제어에 의하여 밸브개방도 조절이 가능한 상기 크랭크실의 내압을 조절하기 위한 제어밸브와,

   상기 차압검출수단 및 상기 외부정보 검지수단과 전기적으로 접속되어 상기 제어밸브의 밸브개방도를 제어하는 제어장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 공조장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 용량가변형 압축기는, 캠 플레이트를 수용하는 크랭크실의 내압을 제어하는 것으로 토출용량변경이 가능한 타입이고,

   상기 토출용량 제어수단은,

   상기 2 개의 압력감시점 사이의 차압을 기계적으로 검출하는 상기 차압검출수단을 내장하고, 그 검출차압에 의거하여 자율적으로 밸브개방도 조절이 가능하면서 또한 그 자율적인 밸브개방도 조절동작의 기준이 되는 설정차압을 외부로부터의 제어에 의하여 변경가능한 상기 크랭크실의 내압을 조절하기 위한 제어밸브와,

   상기 외부정보 검지수단과 전기적으로 접속되어 상기 제어밸브의 설정차압을 가변설정하는 제어장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 공조장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 개의 압력감시점은, 상기 증발기와 상기 압축기의 흡입압영역을 연결하는 냉매순환경로에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 공조장치.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 개의 압력감시점은, 상기 압축기의 토출압영역과 상기 응축기를 연결하는 냉매순환경로에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 공조장치.
7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2 개의 압력감시점은, 압축기내부의 냉매순환경로에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 공조장치.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 압축기는 실린더보어내에 피스톤을 왕복운동 가능하게 수용하는 왕복피스톤식 압축기이고, 증발기와 압축기의 흡입압영역을 연결하는 냉매순환경로에 설정된 2 개의 압력감시점은, 상기 압축기의 흡입실내와 흡입행정에 있는 실린더보어내에 각각 존재하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
9. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토출용량 제어수단은, 외부정보에 의거하여 통상시 또는 비상시의 판정을 행하는 기능을 구비하고, 비상시에는 상기 피드백제어를 중단하여 상기 설정차압에 관계없이 압축기의 토출용량을 강제적으로 소정용량으로 제어하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
10. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부정보 검지수단은 적어도, 실내온도와 상관성이 있는 온도정보를 얻기 위한 온도센서와, 목적온도를 설정하기 위한 온도설정기를 구비하고 있고, 상기 토출용량 제어수단은, 상기 온도센서의 검출온도와 상기 온도설정기의 설정온도의 비교결과에 의거하여 상기 설정차압을 결정하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 외부정보 검지수단은 적어도, 차량의 액셀러레이터 개방도를 검지하는 액셀러레이터 개방도센서를 구비하고, 상기 토출용량 제어수단은, 적어도 상기 액셀러레이터 개방도센서의 검지액셀러레이터 개방도에 의거하여 차량이 고부하 상태 또는 가속상태의 비상시에 있는지 아닌지를 판정함과 동시에, 고부하시 또는 가속시에는 상기 피드백제어를 중단하여 압축기의 토출용량을 강제적으로 최소화하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 외부정보 검지수단은 적어도, 차량의 액셀러레이터 개방도를 검지하는 액셀러레이터 개방도센서를 구비하고, 상기 토출용량 제어수단은, 적어도 상기 액셀러레이터 개방도센서의 검지액셀러레이터 개방도에 의거하여 차량이 공주 ·감속상태의 비상시에 있는지 아닌지를 판정함과 동시에, 공주 ·감속시에는 상기 피드백제어를 중단하여 압축기의 토출용량을 강제적으로 최대화하는 것을 특징으로 하는 공조장치.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 토출용량 제어수단은, 비상시에 일단 최소화 또는 최대화된 토출용량을, 미리 정해진 복귀패턴을 따라서 최소화 또는 최대화하기 전의 토출용량으로 복귀시키는 압축기 토출용량의 리턴제어를 행하는 것을 특징으로하는 공조장치.
14. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉매순환회로에 설정된 2 개의 압력감시점 사이에는, 해당 2 개의 압력감시점 사이에서의 차압을 현재화시키기 위한 차압현재화수단이 배열설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공조장치.
15. 차량용 공조장치의 냉매순환회로에 조립되는 용량가변형 압축기에서의 토출용량의 제어방법으로서,

    차량이 통상운전모드일때에는, 상기 냉매순환회로에 설정된 2 개의 압력감시점 사이의 차압이, 실내온도와 상관성이 있는 물리량에 의거하여 결정되는 제어목표치인 설정차압에 가까워지도록 당해 압축기의 토출용량을 피드백제어하고,

    차량이 비상시운전모드에 있을때에는, 상기 피드백제어를 중단하여 해당 압축기의 토출용량을 강제적으로 소정용량으로 제어하는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어방법.
16. 캠 플레이트를 수용하는 크랭크실의 내압을 제어하는 것으로 토출용량변경이 가능한 용량가변형 압축기에 사용하는 제어밸브로서,

    압축기의 토출압영역과 크랭크실을 연결하는 급기통로 또는 압축기의 흡입압영역과 크랭크실을 연결하는 추기통로의 일부를 구성하기 위한 밸브하우징내에 구획된 밸브실,

    상기 밸브실내에 이동가능하게 설치된 상기 밸브실내에서의 위치에 따라서 상기 급기통로 또는 추기통로의 개방도를 조절하는 밸브체,

    냉매순환회로에 설정된 2 개의 압력감시점 사이의 차압을 검출함과 동시에 그 차압에 의거한 힘을 상기 밸브체에 부여하여 밸브실내에서의 밸브체의 위치결정에 관여하는 차압검출수단, 및

    적어도 상기 차압검출수단에 대하여 작동연결이 가능하게 설치되고, 해당 차압검출수단에 의한 밸브체의 위치결정동작의 기준이 되는 설정차압을 외부로부터의 제어에 의하여 변경가능하게 하는 설정차압변경 액츄에이터를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어밸브.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 차압검출수단은, 상기 밸브하우징내에 구획된 압력감지실과, 상기 압력감지실내를 2 개의 압력실로 구획함과 동시에 상기 밸브하우징의 축방향으로 변위가 가능한 상태에서 상기 밸브체와 작동연결된 구획부재를 구비하고 있고, 상기 2 개의 압력실에는 상기 2 개의 압력감시점에서의 압력이 각각 유도되는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어밸브.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 구획부재는 밸브하우징의 축방향으로 이동이 가능한 가동벽인 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어밸브.
19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용량가변형 압축기는실린더보어내에 피스톤을 왕복운동이 가능하게 수용한 왕복피스톤식 압축기이고, 상기 2 개의 압력감시점은, 상기 왕복피스톤식 압축기의 흡입실과, 흡입행정에 있는 실린더보어에 각각 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어밸브.
20. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 설정차압변경 액츄에이터는, 외부로부터의 통전제어에 의하여 전자 탄성지지력을 변화시키는 솔레노이드부를 갖는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어밸브.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 솔레노이드부로의 비통전시에는, 크랭크실의 내압이 증대하는 방향으로 상기 밸브체를 위치결정하는 초기화수단을 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용량가변형 압축기의 제어밸브.
22. 제 12 항에 있어서, 상기 토출용량 제어수단은, 비상시에 일단 최소화 또는 최대화된 토출용량을, 미리 정해진 복귀패턴을 따라서 최소화 또는 최대화하기 전의 토출용량으로 복귀시키는 압축기 토출용량의 리턴제어를 행하는 것을 특징으로 하는 공조장치.