WO2011001621A1

WO2011001621A1 - 可変容量斜板式圧縮機及びこれを用いた空調装置システム

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Publication number: WO2011001621A1
Application number: PCT/JP2010/004026
Authority: WO
Inventors: 小和田一隆; 坂本克己; 高木伸和
Original assignee: 株式会社ヴァレオサーマルシステムズ
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2011-01-06
Also published as: EP2450572A1; EP2450572A4; JP2011012548A; JP5519199B2

Abstract

低圧脈動が発生しない運転領域において吸入通路が絞られて性能低下を招くことがないようにし、また、低圧脈動が発生しやすい運転領域において、吸入通路を絞って低圧脈動を十分に低減することが可能な可変容量斜板式圧縮機およびこれを用いた空調装置システムを提供する。【解決手段】可変容量斜板式圧縮機は、吸入口６０から吸入した冷媒を吸入室５４へ導く吸入通路６１に、この吸入通路６１を通過する冷媒の通路面積を調節する吸入絞り弁６２を設け、この吸入絞り弁６２の開度を任意に調整するソレノイドバルブ７０を備える。ソレノイドバルブ７０は、吸入絞り弁６２の背圧室６８の圧力を調整して吸入絞り弁６２の開度を調整するものであっても、投入される電気エネルギに応じて吸入絞り弁６２の開度を直接制御するものであってもよい。

Description

可変容量斜板式圧縮機及びこれを用いた空調装置システム

　本発明は、吸入弁の自励振動に起因する圧力脈動が圧縮機外に伝播して異音が発生することを防止する機構を備えたピストン型圧縮機、より詳しくは、圧力脈動が発生する運転領域において吸入通路を絞って圧力脈動の圧縮機外への伝搬を少なくし、圧力脈動が発生しない運転領域において吸入通路が絞られて性能低下を招くことを回避した可変容量斜板式圧縮機およびこれを用いた空調装置システムに関する。

　従来、ピストン式圧縮機においては、シリンダブロックの吸入弁の先端と対峙する位置に所定の深さを持つストッパが形成されており、シリンダボア内に冷媒ガスが吸入されるときに吸入弁の先端がこのストッパに当接することにより、この吸入弁が自励振動を起こすことが防がれている。
　しかし、ピストン式可変容量圧縮機においては、シリンダボアに吸入されるガス量が最大容量時と可変容量時とでは異なるために、最大容量時に合せてストッパの深さを設定すると、特に小容量時には吸入弁の変位量が小さいために吸入弁の先端がストッパに当らない状態となる。このため、吸入弁が自励振動を起こし、これにより吸入室のガスの圧力変動が発生してこの圧力脈動が圧縮機外に伝播し異音が発生する不都合がある。

　このため、従来においては、下記する特許文献１や特許文献２に示される対策が講じられている。
　このうち、特許文献１に示す構成は、圧縮機の吸入通路に、開口面積を制御する開度制御弁を設け、この開度制御弁を吸入通路のガスの流れによる差圧とばね力とを利用して作動させることにより、吸入流量が小さい時に吸入通路を絞って小容量時に発生する吸入脈動が圧縮機外に伝播することを抑制し、吸入流量が大きい時に吸入通路の開口面積を大きくするようにしている。

　また、特許文献２に示す構成は、吸入通路上に吸入圧力とクランク室圧力との差圧に基づいて吸入通路の開度を調整する開度制御弁を設け、この開度調整弁を容量に応じて変化するクランク室圧力を利用して、最大容量時にはバネによる付勢力の影響を弱めて開度を最大にし易くし、小容量時にはバネによる付勢力の影響を強めて開度を小さくし易くしている。

特開２００１－１３６７７６特開２００５－３３７２３２

　しかしながら、上記特許文献１の構成では、吸入通路のガスの流れによる差圧とばね力を利用して開度制御弁を作動させているため、脈動低減を重視してばね力を強く設定すると最大容量時にも吸入通路が絞られて冷房能力が低下し、逆に最大容量時の冷房能力を重視してばね力を弱く設定すると絞り効果が必要な低容量時に十分に脈動を低減することができないという不都合がある。

　また、一般的に可変容量圧縮機においては、各ピストンに作用するシリンダボア内の圧力とクランク室圧力との差に基づいて斜板の傾斜角度を変化させる構造となっている。シリンダボア内の圧力は、ピストンが下死点にあるときは吸入室の圧力にほぼ等しく、ピストンによって冷媒ガスが圧縮されるのに伴い徐々に上昇していく。そしてシリンダボア内の圧力が吐出室の圧力を超えると吐出弁前後の圧力差により弁が開かれ冷媒ガスが吐出室に吐出される。すなわちシリンダボア内の圧力は、斜板が一回転する間に吸入圧から吐出圧（厳密には吐出弁の開き遅れや抵抗のためもう少し高く）まで変化し、その圧力は常時ピストンに作用している。

　ピストンに作用するシリンダボア内の圧力は、斜板の傾斜角を増加させる方向に作用するため、吸入室とクランク室の圧力差が同じであっても、吐出圧が高い条件ほど相対的に傾斜角が大きい（吐出容量が大きい）角度に斜板が制御されることとなる。

　このため、特許文献２に開示される開度調整弁は、吐出圧力に関わらず吸入室圧力とクランク室圧力との差圧に基づいて開度を調整するものであるため、例えばクランク室の圧力と吸入室の圧力の差が０．１ＭＰａを超えたときにこの開度調整弁が吸入通路を絞るように設定したとすると、吐出室の圧力が低い（例えば０．８ＭＰａ）条件時には、斜板の傾斜角が３０％以下になるまで開度制御弁が作動せず、吐出室の圧力が高い（例えば２．５ＭＰａ）条件時には、斜板の傾斜角が７０％以下の条件で開度調整弁が吸入通路を絞り始めるということが起こりうる。このことは、低圧脈動が発生せず吸入通路を絞る必要がない高負荷時に吸入通路を絞って性能を損なってしまうことを意味しており、特許文献２に示す開度調整弁においても、各負荷条件に対応して冷房能力の確保と脈動低減を両立することが出来ないものであった。

　本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、低圧脈動が発生しない運転領域において吸入通路が絞られて性能低下を招くことがないようにし、また、低圧脈動が発生しやすい運転領域において、吸入通路を絞って低圧脈動を十分に低減することが可能な可変容量斜板式圧縮機およびこれを用いた空調装置システムを提供することを主たる課題としている。

　上記課題を達成するために、本発明者らは、圧縮機に吸入された冷媒を吸入室に導く吸入通路の冷媒通路面積を外部から任意に調節できるようにすれば、上述した不都合を解消することができるとの知見に基づき、本発明を完成させるに至った。

　即ち、本発明に係る可変容量斜板式圧縮機は、ハウジングと、前記ハウジングに形成されたシリンダボア内を往復動するピストンと、前記ハウジング内に形成されたクランク室、吸入室、及び吐出室と、前記クランク室を貫通し、前記ハウジングに回転自在に支承されたシャフトと、前記クランク室に収容され、前記シャフトの回転により回転して前記ピストンを往復動させる斜板と、前記ハウジングに形成されて作動流体を吸入する吸入口及び吐出する吐出口とを有し、前記吸入口から吸入した作動流体を、前記ハウジングに形成された吸入通路を介して前記吸入室へ導き、前記ピストンにより圧縮した後に前記吐出室を介して前記吐出口から吐出させる構成において、前記吸入通路に、この吸入通路を通過する冷媒の通路面積を調節する吸入絞り弁を設け、この吸入絞り弁の開度を外部からの要求（指令）に基づき任意に調整する外部調整手段を設けたことを特徴としている。

　このような構成によれば、圧縮機の吸入通路に吸入絞り弁が設けられ、さらにその吸入絞り弁の開度を外部からの要求に基づき任意に調整する外部調整手段が設けられているので、高吐出圧力条件での中～高容量運転時において、クランク室圧が所定量上昇したとしても吸入絞り弁の開度を外部調整手段により全開状態に維持することができ、また、低圧脈動が発生する条件においては、外部調整手段により吸入絞り弁を作動させ着実に吸入脈動の伝播を抑制することが可能となる。

　ここで、前記外部調整手段は、前記吸入絞り弁の背圧室の圧力を調整して前記吸入絞り弁の開度を調整するソレノイドバルブを用いてもよい。
　吸入絞り弁の背圧室の圧力を調整することにより吸入絞り弁の開度が調整されるので、ソレノイドバルブの弁体変位量が少なくても、背圧室の圧力により、十分な押圧力で吸入絞り弁を作動させることが可能となる。

　また、前記外部調整手段は、外部からの要求（指令）に基づき前記吸入絞り弁の開度を直接制御するものであってもよい。
　このような構成によれば、吸入絞り弁の開度を外部からの要求に基づき直接制御することができるので、高精度に吸入絞り弁の開度を制御することが可能となる。

　本発明に係る空調装置システムは、上述した可変容量斜板式圧縮機を、少なくとも凝縮器、膨張装置、蒸発器と共に配管結合をして冷凍サイクルを構成し、前記可変容量斜板式圧縮機に前記吸入室の圧力に基づいて前記クランク室の圧力を制御する圧力制御弁を更に設け、車両側の要求に応じて前記外部調整手段を駆動する吸入絞り制御手段を更に具備することを特徴としている。

　ここで、前記外部調整手段は、前記吸入絞り弁の背圧室の圧力を調整して前記吸入絞り弁の開度を調整するソレノイドバルブとしても、投入される電気エネルギに応じて前記吸入絞り弁の開度を直接制御するものであってもよい。

　このような構成によれば、圧力制御弁は、吸入室の圧力すなわち吸入絞り弁の下流の圧力に基づいてクランク室圧力を制御するため、圧縮機は吸入絞り弁の下流の圧力に基づいて容量が制御される。ここで、吸入絞り制御手段からの要求により外部調整手段が駆動され、吸入絞り弁が吸入通路を絞ると、その絞り効果のため、吸入室の圧力が低下し、圧力制御弁は低下した吸入圧力を受けてクランク室圧力を上昇させ、結果として吐出容量が減少し吸入室の圧力は吸入通路が絞られる以前の圧力でバランスすることとなる。
　このように、可変容量圧縮機が吸入室の圧力が一定になるよう容量を自立制御する働きを利用し、吸入絞り弁部で圧力差を与えることにより容量を任意に減少させると同時に、低容量時の低圧脈動の伝播を抑制することが可能となる。

　以上述べたように、本発明によれば、吸入口から吸入した作動流体を吸入室に導く吸入通路に、この吸入通路を通過する冷媒の通路面積を調整する吸入絞り弁を設け、この吸入絞り弁の開度を外部調整手段を設けて外部からの要求に基づき任意に調整するようにしたので、低圧脈動が発生しない運転領域においては、吸入通路が絞られて性能低下を招くことがなくなり、また、低圧脈動が発生しやすい運転領域においては、外部調整手段により吸入絞り弁を作動させて吸入通路を絞ることで低圧脈動を十分に低減することが可能となる。

図１は、本発明に係る空調装置システムの構成例を示す図である。図２は、本発明に係る可変容量斜板式圧縮機の構成例を示す断面図である。図３は、可変容量斜板式圧縮機のバルブプレートのピストンと対峙する付近を示した断面図である。図４は、本発明に係る可変容量斜板式圧縮機の吸入絞り弁と外部調整手段の構成例を示す断面図である。図５は、可変絞り機構の制御動作例を示すフローチャートである。図６は、本発明に係る可変容量斜板式圧縮機の吸入絞り弁と外部調整手段の他の構成例を示す断面図である。図７は、吸入絞り弁と外部調整手段のさらに他の構成例を示す断面図である。

　以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

　図１において、車両に搭載される冷凍サイクル１の構成例が示されている。この冷凍サイクル１は、吐出容量を可変するための圧力制御弁２及び冷媒を吸入室に導く吸入経路の通路面積を可変させる可変絞り機構３を備えた可変容量斜板式圧縮機（以下、圧縮機という）４、冷媒を冷却する凝縮器５、冷媒を減圧する膨張装置６、空調通路７に配置されて作動流体を蒸発気化する蒸発器８を有して構成されている。この冷凍サイクル１では、圧縮機４の吐出側を凝縮器５を介して膨張装置６に接続し、圧縮機４の吐出側から膨張装置６の流入側に至る経路によって高圧ラインが構成されている。また、膨張装置６の流出側は蒸発器８に接続され、この蒸発器８の流出側は圧縮機４の吸入側に接続されており、膨張装置６の流出側から圧縮機４の吸入側に至る経路によって低圧ラインが構成されている。

　したがって、この冷凍サイクル１においては、圧縮機４で圧縮された冷媒が、高温高圧の冷媒として凝縮器５に入り、ここで冷却されて膨張装置６へ送られる。そして、この膨張装置６において減圧されて低温低圧の湿り蒸気となり、蒸発器８においてここを通過する空気と熱交換してガス状となり、しかる後に圧縮機４へ戻される。

　１０は、空調通路内に配されて蒸発器８の出口側の空気温度を検出する温度センサであり、この温度センサからの信号や、車室内温度などを検出する他のセンサ１１からの信号、空調装置を稼働・停止や車室内の目標温度などを設定する操作パネル１２からの信号は、制御装置１３に入力される。

　この制御装置１３は、前述した各種信号をデータとして入力する入力回路、読出専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）からなるメモリ部、前記メモリ部に格納されたプログラムを呼び出して前記データを加工したり制御信号を演算する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、可変絞り機構２へ制御信号を出力する制御信号出力回路などから構成され、各種センサ１０．１１や操作パネル１２からの信号に基づき、可変絞り機構３を制御するようにしている。

　図２において、上述した圧縮機４の具体的構成例が示されている。この圧縮機は、シリンダブロック２１と、このシリンダブロック２１のリア側にバルブプレート２２を介して組み付けられたリアハウジング２３と、シリンダブロック２１のフロント側に組付けられ、シリンダブロック２１と共にクランク室２４を画成するフロントハウジング２５とを有して構成されている。これらフロントハウジング２５、シリンダブロック２１、バルブプレート２２、及び、リアハウジング２３は、締結ボルト２６により軸方向に締結されて圧縮機４のハウジングを構成している。

　フロントハウジング２５とシリンダブロック２１とによって画成されるクランク室２４には、一端がフロントハウジング２５から突出するシャフト２７が収容されている。このシャフト２７のフロントハウジング２５から突出した部分には、軸方向に取り付けられた中継部材２８を介してクラッチ板２９が固定されている。フロントハウジング２５のボス部２５ａには回転自在に外嵌された駆動プーリ３０がクラッチ板２９に対峙して設けられ、クラッチ板２９は、駆動プーリ３０に埋設された励磁電磁コイル３１への通電により駆動プーリ３０に吸着され、駆動プーリ３０に与えられる回転動力がシャフト２７に伝達されるようになっている。

　また、このシャフト２７の一端側は、フロントハウジング２５との間に設けられたシール部材３２を介してフロントハウジング２５との間が気密よく封じられると共にラジアル軸受３３にて回転自在に支持されており、シャフト２７の他端側は、シリンダブロック２１の略中央に形成された収容孔３４に収容されるスラスト軸受３５及びこれに隣接してリア側に設けられたラジアル軸受３６にて回転自在に支持されている。

　シリンダブロック２１には、前記収容孔３４と、この収容孔３４を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア３７とが形成されており、それぞれのシリンダボア３７には、片頭ピストン４０が往復摺動可能に挿入されている。

　前記シャフト２７には、クランク室２４内において、該シャフト２７と一体に回転するスラストフランジ４１が固定されている。このスラストフランジ４１は、シャフト２７に対して略垂直に形成されたフロントハウジング２５の内壁面にスラスト軸受４２を介して回転自在に支持されている。そして、このスラストフランジ４１には、リンク部材４３を介して斜板４４が連結されている。

　斜板４４は、シャフト２７上に設けられたヒンジボール４５を介して傾動可能に保持されているもので、スラストフランジ４１の回転に同期して一体に回転するようになっている。これらスラストフランジ４１と斜板４４とによってシャフト２７の回転に同期して回転する動力伝達機構が構成されている。そして、斜板４４の周縁部分には、前後に設けられた一対のシュー４６を介して片頭ピストン４０の係合部４０ａが係留されている。

　したがって、シャフト２７が回転すると、これに伴って斜板４４が回転し、この斜板４４の回転運動がシュー４６を介して片頭ピストン４０の往復直線運動に変換され、シリンダボア３７内においてピストン４０とバルブプレート２２とにより画成された圧縮室４７（図３に示す）の容積が変更されるようになっている。

　バルブプレート２２には、図３にも示されるように、シリンダブロック側端面に設けられた吸入弁５０によって開閉される吸入孔５１と、リアハウジング側端面に設けられた吐出弁５２によって開閉される吐出孔５３とがそれぞれのシリンダボア３７に対応して形成されている。また、リアハウジング２３には、圧縮室４７に供給する冷媒を収容するための吸入室５４と、圧縮室４７から吐出した冷媒を収容するための吐出室５５とがそれぞれ形成されている。この例において、吸入室５４はリアハウジング２３の略中央に形成され、吐出室５５は吸入室５４の周囲に形成されている。

　吸入弁５０は、吸入弁側ガスケット５６と共にシリンダブロック２１とバルブプレート２２との間に挟持され、また、吐出弁５２は、吐出弁側ガスケット５７と共にバルブプレート２２とリアハウジング２３との間に挟持されている。

　前記吸入弁側ガスケット５６は、シリンダブロック２１と吸入弁５０との間に配されているもので、各シリンダボア３７を囲繞するように設けられている。また、シリンダボア３７のバルブプレート側の端部には、吸入弁５０の開弁動作を規制する吸入弁用ストッパ５８が形成されている。この吸入弁用ストッパ５８は、吸入弁５０の先端と対峙する位置に所定の深さに切削されて形成され、この例では、中間容量時の吸入ガス量に合せてストッパの深さが設定されている。
　また、吐出弁側ガスケット５７は、吐出弁５２とリアハウジング２３との間に配されるもので、吸入孔５１を囲繞するように設けられていると共に、吐出弁５２の開弁動作を規制する吐出弁用ストッパ５９が一体に形成されている。

　リアハウジング２３には、外部サイクルから冷媒を吸入するための吸入口６０と、吸入口６０から吸入された冷媒を吸入室５４に導く吸入通路６１と、冷媒を外部サイクルへ吐出するための吐出口（図示せず）と、吐出室に吐出された冷媒を吐出口に導く吐出通路（図示せず）とが形成されている。

　吸入口６０と吸入室５４をつなぐ吸入通路６１上には、図４にも示されるように、吸入絞り弁６２が配されている。この吸入絞り弁６２は、吸入通路６１の途中に形成された弁収容室６３に冷媒の流れ方向に変位可能に収容され、弁収容室６３に弾装されたスプリング６４により開弁方向に付勢されている。

　具体的には、弁収容室６３を吸入口６０から延設された吸入通路６１と軸心を一致させて吸入通路６１の径よりも大きい径に形成し、この弁収容室６３の側面に吸入室５４に通じる連通部６６を開口し、また、吸入絞り弁６２を、一端が解放され、他端が閉塞された筒状に形成し、閉塞部６２ａを吸入口側に向けて弁収容室６３に摺動可能に収容すると共に弁収容室６３の吸入口側に弾装されたスプリング６４により吸入口６０から遠ざかる方向に付勢するようにしている。連通部６６は、吸入絞り弁６２がスプリング６４に付勢されて最も吸入口６０から遠ざかる位置にある場合に吸入絞り弁６２の側面で塞がれることなく全開となり、吸入絞り弁６２がスプリング６４に抗して吸入口側へ変位すると吸入絞り弁６２の側面で絞られて開度が小さくなるようになっている。

　吸入絞り弁６２の閉塞部６２ａにはオリフィス６７が形成され、また吸入絞り弁６２の内側には背圧室６８が形成され、背圧室６８と吸入通路６１とはオリフィス６７を介して連通している。したがって、吸入絞り弁６２は、吸入室上流の圧力（吸入通路６１の圧力）、背圧室６８の圧力、及びスプリング６４のばね力とがバランスした位置に変位し、背圧室６８の圧力を高めない限り、背圧室６８の圧力と吸入通路６１の圧力とはオリフィス６７を介して均衡し、連通部６６はスプリング６４のばね力により全開の状態（吸入絞り弁６２の開度は最大）となる。

　吸入絞り弁６２の開度の調整、即ち、背圧室６８の圧力調整は、外部調製手段を構成する以下に述べるソレノイドバルブ７０により行われる。尚、この吸入絞り弁６２とソレノイドバルブ７０とにより、前記可変絞り機構３が構成されている。

　ソレノイドバルブ７０は、リアハウジング２３に内装されているもので、円柱状のボディ７１の中心に形成された軸孔７２に弁体７３のロッド部７５が摺動自在に配されている。弁体７３は、軸孔７２の径よりも大きな径に形成されて軸孔７２の開口周縁に着座する頭部７４と、この頭部７４から延設されたロッド部７５とを有し、ロッド部７５には、頭部７４から所定の範囲にかけて径を相対的に小さくしたくびれ部７５ａが形成されている。

　ボディ７１の先端部には、吸入絞り弁６２の背圧室６８に連通すると共に軸孔７２に連通する連通室７６が設けられ、この連通室７６には、弁体７３の頭部７４とこの弁体７３を閉方向（図中、下方）に付勢する弁バネ７７が収容されている。

　また、ボディ７１には、軸孔７２に連通すると共に、この軸孔７２と軸心を合わせて収納固定された円筒状のシリンダ８０と、このシリンダ８０の周囲に巻回された電磁コイル８１と、前記シリンダ８０の内部に摺動自在に挿入され、軸孔７２を挿通する弁体７３のロッド部７５に当接するプランジャ８２と、シリンダ８０の基端側開口端に取り付けられたアジャストキャップと８３と、プランジャ８２の背面とアジャストキャップ８３との間に弾装されてプランジャ８２を弁体側（図中、上側）へ付勢するスプリング８４とを有している。

　ソレノイドバルブ７０の側面中央部には吐出室５５の圧力を導入する吐出圧導入ポート８５が設けられており、さらにその下（背圧室と反対側）には吸入室５４の圧力を導入する吸入圧導入ポート８６が設けられている。
　吐出圧導入ポート８５は、ボディ７１の径方向に延設され、弁体７３のくびれ部７５ａと対峙する軸孔７２の側面に開口されている。また、吸入圧導入ポート８６は、ボディ７１の径方向に延設され、軸孔７２の内周面に形成された溝８７と連通しており、吸入圧導入ポート８６から導入された吸入圧を弁体７３の下面に導くようにしている。

　したがって、電磁コイル８１への通電量を調整することによりプランジャ８２を下方へ吸引する力を調整することができ、電磁コイル８１に通電されていないときはプランジャ８２はプランジャ下に設けられたスプリング８４により上方へ付勢され、弁体７３が弁ばね７７に抗して開く。これにより、吐出圧導入ポート８５を介して導入された高圧ガスは弁体７３に形成されたクビレ部７５ａの周囲を通過して連通室７６に至り、この連通室７６を介して背圧室６８へ導かれる。

　これに対して、ばね力に打ち勝つだけの吸引力が発生するよう電磁コイル８１に通電されている時は、プランジャ８２は下方に移動し、弁体７３は、弁ばね７７のばね力により下方へ変位し、軸孔７２を閉じる。軸孔７２はストレートに形成されているため、弁体７３のクビレ部７５ａに導入された高圧が作用する面積がクビレ部７５ａの上面と下面とで同じ面積となり、吐出圧が高いときであっても、吐出圧の影響を受けて弁体７３が開かないようになっている。

　また、吸入圧導入ポート８６から導入された吸入圧は弁体７３の下面に回り込むようなっているため、背圧室６８の圧力が吸入室５４の圧力とほぼ均しいときは、吸入圧の影響もキャンセルされる。すなわち、このソレノイドバルブの開度は圧力の影響を受けずに電磁コイル８１への通電量だけでコントロールされる。

　また、ソレノイドバルブ７０を介して背圧室６８に導入されたガスは前述の吸入絞り弁６２の中央に設けたオリフィス６７を通じて吸入圧領域に連通しているため、ソレノイドバルブ７０を通じて背圧室６８に導入されるガス量とオリフィス６７を通じて開放されるガス量のバランスにより背圧室６８の圧力を調整することができる。

　上述した圧縮機において、リアハウジング２３内には、さらに、吸入室５４の圧力に基づいてクランク室２４の圧力を調整する周知の圧力制御弁２が設けられている。この種の圧力制御弁２は、ベローズやダイヤフラム等の感圧部材を吸入圧に対応させ、吸入圧が所定の値を下回ったときに感圧部材によって弁体を動かし、クランク室圧を調圧するようになっている。クランク室圧の調圧方法としては、吸入圧が所定値を下回ったときに弁座を開いて吐出圧をクランク室２４に導入するもの、クランク室２４から吸入室５４へ逃がすガス量を制限するもの、その両方の組み合わせ、と種々のものがあるが、この実施例においては、吐出室５５とクランク室２４とを連通する給気通路８９の連通状態を圧力制御弁２で調整することで、吐出室５５の高圧ガスをクランク室２４に導入する構成が採用されている。この圧力制御弁２によって、クランク室２４の圧力が制御され、ピストンストローク、即ち、吐出容量が調節されるようになっている。

　図５において、制御装置１３による可変絞り機構３の制御動作例がフローチャートとして示されている。この制御動作により、車両側の要求に応じてソレノイドバルブを駆動する吸入絞り制御手段が構成されている。
　以下、このフローチャートに基づいて可変絞り機構３の制御動作例を説明すると、制御装置１３は、まず空調装置の停止指令が出されて圧縮機４が停止状態にあるか否かを判定する（ステップＳ０１）。この判定において、空調装置が停止状態にあると判定された場合には、可変絞り機構３のソレノイドバルブ７０への制御信号（Ｄｔ)をゼロ（ソレノドへ供給する電流をゼロ）に設定する（ステップＳ０２)。これによりプランジャ８２がスプリング８４のばね力により図中上方へ押し上げられて弁体７３がそれに伴って上方へ移動し、背圧室６８に高圧圧力が導入されて吸入絞り弁がスプリング６４に抗して押し上げられ、連通部６６を塞いで吸入通路６１が遮断される。

　また、ステップＳ０１において、空調装置が稼働状態にあると判定された場合には、ステップＳ０３において、蒸発器出口の空気温度（Ｔｅ）が蒸発器出口の空気設定温度（Ｔｅ(set))より高いか否かを、また、ステップＳ０４において、蒸発器出口の空気温度（Ｔｅ）が蒸発器出口の空気設定温度（Ｔｅ(set))より低いか否かを判定し、蒸発器出口の空気温度（Ｔｅ）が蒸発器出口の空気設定温度（Ｔｅ(set))より高いと判定された場合には、設定温度よりも蒸発器８から吹出す空気温度が高い場合であるので、吸入絞り弁６２を全開方向へ動かすために制御信号（デューティ比：Ｄｔ)を大きく（ソレノドイへ供給する電流量を大きく）設定する（ステップＳ０５)。これにより、プランジャ８２が下方へ吸引され、弁体７３が弁ばね７７のばね力により閉鎖方向（図中、下方）に変位し、背圧室６８への圧力供給が絞られるため背圧室６８と吸入通路６１の圧力差が小さくなり、スプリング６４によるばね力により吸入絞り弁６２が下方に変位して吸入通路６１の絞りを小さくする（連通部６６を開いて絞り抵抗を軽減させる）。

　これに対して、蒸発器出口の空気温度（Ｔｅ）が蒸発器出口の空気設定温度（Ｔｅ(set))より低いと判定された場合には、設定温度よりも蒸発器から吹出す空気温度が低い場合であるので、吸入絞り弁６２を全閉方向へ動かすために制御信号（Ｄｔ)を小さく（ソレノドイへ供給する電流量を小さく）設定する（ステップＳ０６)。これにより、プランジャ８２がスプリング８４のばね力により上方へ変位して、弁体７３が弁ばね７７のばね力に抗して開方向に変位し、背圧室６８への高圧冷媒の供給が多くなるため背圧室６８と吸入通路６１との圧力差が大きくなり、スプリング６４のばね力に抗して吸入絞り弁６２が上方に変位し、吸入通路６１の絞りを大きくする。
　尚、蒸発器出口の空気温度（Ｔｅ）が蒸発器出口の空気設定温度（Ｔｅ(set))と同じであると判定された場合には、現状の制御量を維持する（ステップＳ０７)。

　したがって、以上の吸入絞り弁の制御に基づき、車室内の熱負荷に応じた圧縮機の運転状態について説明すると、以下のようになる。
＜(1)全容量運転＞
　車室内が十分に冷えていないときは、冷凍サイクル１の低圧側の圧力（吸入圧力）は高い状態にある。このような場合には、十分な冷房能力を確保する必要があり、脈動が発生する条件でもないため、吸入絞り制御手段は、ソレノイドバルブ７０が全閉状態を維持するよう所定値以上の電流を電磁コイル８１に与える。これにより背圧室６８の圧力は吸入通路６１の圧力と均圧し、スプリング６４のばね力により吸入絞り弁６２は全開状態を維持し、吸入室５４の圧力も十分高いため圧力制御弁２も作動せず、斜板４４は最大傾斜角で運転され、圧縮機４は最大容量での運転を維持する。

＜(2)中間容量運転＞
　車室内が冷えてくると、蒸発器８の熱負荷も低くなり、吸入圧力が低下してくる。このとき、蒸発器８の出口空気温度が、目標空気温度を下回っていなければ、まだ冷凍能力が過剰ではないため、吸入絞り制御手段は、ソレノイドバルブ７０が全閉状態を維持するよう所定値以上の電流を電磁コイル８１に与える。これにより吸入絞り弁６２は全開状態を維持する。圧縮機４の吸入室５４の圧力が所定値を下回ると、圧力制御弁２のベローズが伸張して弁座を開き、吐出室の高圧ガスがクランク室２４に導入され、斜板４４の傾斜角が小さくなり、圧縮機４の容量が少なくなると共に、吸入圧力の低下（冷えすぎ）が阻止される。

＜(3)低容量運転＋吸入絞り＞
　熱負荷のさらなる低下や、車内設定温度の変更等により、蒸発器８の出口空気温度が、目標出口空気温度を下回った場合は、冷凍能力が過剰であるので、吸入絞り制御手段は、ソレノイドバルブ７０への通電量を減らして、背圧室６８へ高圧圧力を導入させる。上昇した背圧室６８と吸入通路６１の圧力差に応じて吸入絞り弁６２が吸入通路６１を絞ることにより、吸入室５４の圧力が低下する。圧力制御弁２は、この吸入室５４の圧力の低下に基づいて、クランク室２４の圧力を上昇させて圧縮機４の容量を小さくさせるため、冷凍能力が小さくなり結果として吸入室５４の圧力は一定に保たれる。このとき吸入絞り弁６２の上流、すなわち冷凍サイクルの蒸発器８側の圧力は、吸入絞り弁６２前後の圧力差により、吸入室５４の圧力に比して高くなっており、見かけ上、圧力制御弁２の設定吸入圧を上昇させて冷凍能力を小さくした構成と同様の能力制御が得られる。
　低負荷時の低容量運転であるために、吸入脈動が発生する領域であるが、吸入通路６１が吸入絞り弁６２により絞られているので、車両側への脈動の伝播は抑えられる。

　尚、上述の実施例においては、吸入絞り弁６２が吸入ガスの流れに沿って開閉するようになっているが、図６に示されるように、吸入絞り弁６２をスプールタイプとし、吸入絞り弁６２の動きを吸入ガスの流れに対し直交させてもよい。

　この例においては、リアハウジング２３に吸入通路６１と直交する弁体摺動通路９０を設け、この弁体摺動通路９０に、スプール状の吸入絞り弁６２を摺動可能に配置すると共に前述と同様のソレノイドバルブ７０を吸入絞り弁６２の軸方向で対峙させて取り付けることで吸入絞り弁６２の動きを制御するようにしている。

　吸入絞り弁６２は、中間部に小径部６２ａが形成され、一端にスプリング９１によりソレノイドバルブ７０に向けて付勢された第１の摺動部６２ｂが、また、他端に吸入通路６１の冷媒が流れる通路断面を可変させる第２の摺動部６２ｃが形成されている。スプリング９１が収容されている部分は吸入室５４に連通しており、また、第２の摺動部６２ｃとソレノイドバルブ７０の先端部との間に背圧室６８が構成され、この背圧室６８は、第２の摺動部６２ｃに形成されたオリフィス６７を介して吸入通路６１と連通している。したがって、背圧室６８の圧力と吸入通路６１の圧力とが均衡している状態においては、吸入絞り弁６２がスプリング９１により付勢されて第２の摺動部６２ｃが吸入通路６１から外れ、小径部６２ａが吸入通路６１に臨むようになっている。また、背圧室６８の圧力が吸入通路６１の圧力より相対的に高くなれば、吸入絞り弁６２がスプリング９１のばね力に抗して図中左方へ変位し、第２の摺動部６２ｃで吸入通路６１が徐々に絞られることとなり、最も左方に変位した場合には、吸入通路６１を遮断するようになっている。
　尚、他の構成は、前記構成例と同様であるので、同一箇所に同一符号を付して説明を省略する。このような構成においても、前記構成例と同様の作用効果を有する。

　また、上述の構成は、吸入絞り弁６２の背面に背圧室６８を設け、圧力の力を利用して吸入絞り弁６２を動かすようにしたが、図７に示されるように、ソレノイドで直接吸入絞り弁６２を駆動させるようにしてもよい。

　この例においては、吸入通路６１の途中に配設される吸入絞り弁６２をソレノイドバルブ７０と一体化してプランジャとして機能させているもので、一端が閉塞された筒状の吸入絞り弁６２を、ボディ７１に形成された軸孔７２に移動可能に収容すると共に、ボディ７１の軸孔７２に軸心を合わせて固定された円筒状のシリンダ８０に摺動自在に挿入している。ボディ７１には、その先端に軸孔７２に連通する流入口９２が形成され、また、側面に軸孔７２に連通する流出口９３が形成され、吸入絞り弁６２がボディ７１の先端に当接すると、流入口９２が閉塞されるようになっている。

　また、可変絞り機構３は、吸入絞り弁６２を駆動制御するために、シリンダ８０の周囲に巻回された電磁コイル８１と、シリンダ８０の基端側開口部に取り付けられたアジャストキャップ８３と、このアジャストキャップ８３と吸入絞り弁６２との間に弾装されて吸入絞り弁６２を流入口９２に向けて付勢するスプリング８４とを有している。尚、吸入絞り弁６２の内側は、ボディ７１、シリンダ８０、及び吸入絞り弁６２に形成された通孔９４，９５，９６を介して吸入室５４の圧力が導かれるようになっている。

　したがって、電磁コイル８１への通電量を制御することにより吸入絞り弁６２を下方へ吸引する力を調整することができ、電磁コイル８１に通電されていないときは吸入絞り弁６２はスプリング８４により上方に付勢され、ボディ７１に形成された流入口９２を閉塞し、吸入通路６１を遮断する。

　これに対して、スプリング８４のばね力に打ち勝つだけの吸引力が発生するよう電磁コイル８１に通電されている時は、吸入絞り弁６２は下方に移動し、磁力、吸入通路６１の圧力、吸入室５４の圧力、スプリング８４のばね力が釣り合った位置で停止する。そして、吸入絞り弁６２が最も下方へ変位した場合には、吸入絞り弁６２が流出口９３から外れ、流入口９２と流出口９３との連通状態が最大となる。尚、流入口９２と流出口９３の大きさは、連通状態が最大となる高冷媒流量運転でも圧力損失が生じないように十分な通路面積が確保されている。

　したがって、このような吸入絞り弁６２とソレノイドバルブ７０とを一体化した構成においても、高吐出圧力条件での中～高容量運転時において吸入絞り弁の開度を全開状態に維持することができ、また、低圧脈動が発生する条件においては、吸入脈動の伝播を抑制することが可能となる。

　尚、上述した第１、第２の実施例においては、背圧室６８とソレノイドバルブ７０を隣接させて構成したが、背圧室６８とソレノイド７０を離して配置し、背圧室６８と連通室７６とをガス通路で連結して連通室７６の圧力をガス通路を介して背圧室６８に導くようにしてもよい。
　また、上述の図５で示す制御動作例においては、冷凍サイクルの熱負荷を制御対象として可変絞り機構３を制御したが、脈動の発生有無を検出もしくは推定して、可変絞り機構３を制御するようにしてもよい。
　さらに、上述した圧力制御弁においては内部制御式とした例を示したが、圧力制御弁をソレノイド等の外力により圧力設定点を変えることが出来る外部制御弁とし、冷凍サイクルの熱負荷に応じた冷凍能力制御は、吸入絞り弁でなく、この外部制御弁に受け持たせても良い。この場合、吸入絞り弁の作動指令は脈動発生を因子とすることにより、より正確な能力制御と脈動低減を得ることが可能となる。
　さらにまた、上述の第１、第２の実施例においては、吸入絞り弁を吸入ガスの流れに沿う弁、もしくは流れに直交するスプール弁としたが、バタフライ弁を外部調整手段により所定角度回転させて吸入通路を絞るようにしても良い。

　１　冷凍サイクル
　２　圧力制御弁
　３　可変絞り機構
　４　圧縮機
　５　凝縮器
　６　膨張装置
　８　蒸発器
　２１　シリンダブロック
　２２　バルブプレート
　２３　リアハウジング
　２５　フロントハウジング
　３７　シリンダボア
　４０　ピストン
　４４　斜板
　５４　吸入室
　５５　吐出室
　６０　吸入口
　６１　吸入通路
　６２　吸入絞り弁
　６８　背圧室
　７０　ソレノイドバルブ

Claims

ハウジングと、前記ハウジングに形成されたシリンダボア内を往復動するピストンと、前記ハウジング内に形成されたクランク室、吸入室、及び吐出室と、前記クランク室を貫通し、前記ハウジングに回転自在に支承されたシャフトと、前記クランク室に収容され、前記シャフトの回転により回転して前記ピストンを往復動させる斜板と、前記ハウジングに形成されて作動流体を吸入する吸入口及び吐出する吐出口とを有し、前記吸入口から吸入した作動流体を、前記ハウジングに形成された吸入通路を介して前記吸入室へ導き、前記ピストンにより圧縮した後に前記吐出室を介して前記吐出口から吐出させる可変容量斜板式圧縮機において、
　前記吸入通路に、この吸入通路を通過する冷媒の通路面積を調節する吸入絞り弁を設け、この吸入絞り弁の開度を外部からの要求に基づき任意に調整する外部調整手段を設けたことを特徴とする可変容量斜板式圧縮機。
前記外部調整手段は、前記吸入絞り弁の背圧室の圧力を調整して前記吸入絞り弁の開度を調整するソレノイドバルブであることを特徴とする請求項１記載の可変容量斜板式圧縮機。
前記外部調整手段は、外部からの要求に基づき前記吸入絞り弁の開度を直接制御するものである請求項１記載の可変容量斜板式圧縮機。
前記請求項１乃至３のいずれかに記載の可変容量斜板式圧縮機を、少なくとも凝縮器、膨張装置、蒸発器と共に配管結合をして冷凍サイクルを構成し、
　前記可変容量斜板式圧縮機に前記吸入室の圧力に基づいて前記クランク室の圧力を制御する圧力制御弁を更に設け、
　車両側の要求に応じて前記外部調整手段を駆動する吸入絞り制御手段を更に具備することを特徴とする空調装置システム。