(57)【特許請求の範囲】
【請求項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において、
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し、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とを受けて弁孔を開閉可能な弁体を有し、前記吐出圧力と前記吸入圧力との圧力差により受ける力と前記ソレノイドに供給される制御電流に応じた電磁力とが作用した前記弁体がバランス位置に移動し、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、
前記蒸発器の目標出口空気温度を設定する蒸発器目標出口空気温度設定手段と、
前記蒸発器の出口空気温度を検知する蒸発器出口空気温度検知手段と、
前記目標出口空気温度と前記出口空気温度との差に基づいて、前記ソレノイドに供給される前記制御電流若しくは当該制御電流に関連するデューティ比を調整する電流調整手段と、
前記吐出圧力を検知する吐出圧力検知手段と、
前記制御電流と前記吐出圧力検知手段によって検知された吐出圧力とに基づいて、前記容量制御弁の弁体に作用する力の関係式から前記吸入圧力を演算する吸入圧力演算手段と、を備え、
前記電流調整手段は、前記目標出口空気温度と前記出口空気温度との差に基づいて前記ソレノイドに前記制御電流が供給されて前記弁体がバランス位置に移動し前記可変容量圧縮機の容量が調整されているときに、前記吸入圧力演算手段によって演算された前記吸入圧力が下限圧力よりも低くなった後には、前記吸入圧力が下限圧力よりも低くなったときの前記制御電流若しくは当該制御電流に関連するデューティ比を維持するか若しくは吐出容量が減少するように変更する
ことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システム。
【請求項２】
前記吐出圧力検知手段は、前記冷凍サイクルの高圧領域の何れかの部位にて前記冷媒の圧力を検知する高圧圧力検知手段を含み、前記高圧圧力検知手段によって検知された前記冷媒の圧力を補正することにより前記吐出圧力を検知する
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。
【請求項３】
前記吸入圧力演算手段は、演算された前記吸入圧力を基準として第１指標圧力を設定し、
前記電流調整手段は、前記吸入圧力の代わりに前記第１指標圧力が下限圧力よりも低くなった後には、前記第１指標圧力が下限圧力よりも低くなったときの前記制御電流若しくは前記デューティ比を維持するか若しくは吐出容量が減少するように変更する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
【請求項４】
前記吸入圧力演算手段は、前記第１指標圧力として、演算された前記吸入圧力の誤差範囲の上限値及び下限値のうち一方を設定し、演算された前記吸入圧力と前記第１指標圧力との差は、前記制御電流若しくは前記デューティ比に基づいて変化することを特徴とする請求項３に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
【請求項５】
前記空調システムは車両に適用され、
車両の内外の熱負荷を検知する熱負荷検知手段と、前記車両及び可変容量圧縮機のうち少なくとも一方の運転状態を検知する運転状態検知手段とを備え、
前記下限圧力は、前記熱負荷検知手段によって検知された熱負荷及び前記運転状態検知手段によって検知された運転状態のうち少なくとも一方に基づいて変更される
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
【請求項６】
前記電流調整手段は、前記吸入圧力演算手段によって演算された前記吸入圧力が前記下限圧力よりも低くなった場合に、吐出容量が減少するように前記制御電流若しくは前記デューティ比を変更し、当該変更の結果として前記制御電流が第１下限値よりも小さくなるとき若しくは前記デューティ比が前記第１下限値に対応する値よりも小さくなるときには、吐出容量が最小になるよう前記制御電流若しくは前記デューティ比を変更する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
【請求項７】
前記電流調整手段は、前記吐出圧力検知手段によって検知された前記吐出圧力が上限圧力を超えた後には、前記吐出圧力が上限圧力を超えたときの前記制御電流若しくは前記デューティ比を維持するか若しくは吐出容量が減少するように変更する
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
【請求項８】
前記吐出圧力検知手段は、検知された前記吐出圧力を基準として第２指標圧力を設定し、
前記電流調整手段は、前記第２指標圧力が上限圧力を超えた後には、前記第２指標圧力が上限圧力を超えたときの前記制御電流若しくは前記デューティ比を維持するか若しくは吐出容量が減少するように変更する
ことを特徴とする請求項７に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
【請求項９】
前記空調システムは車両に適用され、
車両の内外の熱負荷を検知する熱負荷検知手段と、前記車両及び可変容量圧縮機のうち少なくとも一方の運転状態を検知する運転状態検知手段とを備え、
前記吐出圧力検知手段は、前記第２指標圧力として、検知された前記吐出圧力のばらつき範囲の上限値及び下限値のうち一方を設定し、検知された前記吐出圧力と前記第２指標圧力との差は、前記熱負荷検知手段によって検知された熱負荷及び前記運転状態検知手段によって検知された運転状態のうち少なくとも一方に基づいて変化する
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。
【請求項１０】
前記空調システムは車両に適用され、
前記車両及び可変容量圧縮機のうち少なくとも一方の運転状態を検知する運転状態検知手段を備え、
前記上限圧力は、前記運転状態検知手段によって検知された運転状態に基づいて変更される
ことを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
【請求項１１】
前記電流調整手段は、前記吐出圧力検知手段によって検知された前記吐出圧力が前記上限圧力を超えた場合には、吐出容量が減少するように前記制御電流若しくは前記デューティ比を変更し、当該変更の結果として前記制御電流が第２下限値よりも小さくなるとき若しくは前記デューティ比が前記第２下限値に対応する値よりも小さくなるときには、吐出容量が最小になるよう前記制御電流若しくは前記デューティ比を変更する
ことを特徴とする請求項７乃至１０の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
【請求項１２】
前記電流調整手段は、
前記制御電流若しくは前記デューティ比の目標値を設定する目標設定手段と、
前記ソレノイドを流れる電流若しくは当該電流に関連するデューティ比を検知する電流検知手段とを含み、
前記電流調整手段は、前記電流検知手段で検知された電流若しくはデューティ比が前記目標値に近付くように前記ソレノイドに供給される制御電流を調整し、
前記吸入圧力演算手段は、前記制御電流としての前記電流検知手段によって検知された電流と前記吐出圧力検知手段によって検知された吐出圧力とに基づいて、前記吸入圧力を演算する
ことを特徴とする請求項１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。
【請求項１３】
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、
前記クランク室と前記吸入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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、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。
【０００３】
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。
例えば特許文献１が開示する容量制御弁は、吸入圧力を感知するための感圧部材を内蔵し、この容量制御弁を用いた可変容量圧縮機では、吸入圧力を感知して吐出容量をフィードバック制御する。例えば、感圧部材は、ベローズにより構成され、吸入圧力が低下すると吐出容量を減少すべく伸張し、給気通路の開度を増大させる。
【０００４】
また、特許文献２が開示する容量制御装置では、吐出室の圧力（吐出圧力）と吸入室の圧力との間の圧力差（作動圧力差）が目標値に近付くように、吐出容量がフィードバック制御される。すなわち、特許文献２の容量制御装置では、作動圧力差を制御対象として容量制御弁への通電量を変化させ、これに伴い吐出容量が変化する。例えば、この制御装置は、作動圧力差が縮小しようとすれば、吐出容量を増大させて作動圧力差を所定値に近付けるように動作する。
【０００５】
更に、特許文献３が開示する空調装置でも、特許文献２の容量制御と同様に、作動圧力差を制御対象として容量制御弁への通電量を変化させ、これに伴い吐出容量が変化する。
従って、可変容量圧縮機の容量制御装置は、特許文献１に代表されるように吸入圧力を制御対象とする吸入圧力制御方式のものと、特許文献２及び３に代表されるように作動圧力差を制御対象とする差圧制御方式のものとに大別される。
【特許文献１】特開平9-268973号公報
【特許文献２】特開2001-132650号公報
【特許文献３】特開2001-153042号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
吸入圧力を制御対象とする吸入圧力制御方式は、空調システムに適した吐出容量制御方法であり、現在最も広く利用されている。吸入圧力制御方式においては、制御対象となる吸入圧力の目標値が、吐出容量を減少させるときには、より高い値に変更される。しかしながら、例えば、冷凍サイクルにかかる熱負荷が大きく、且つ、圧縮機の回転数が低い場合には、吸入圧力がすでに高くなっているため、十分に吐出容量を減少させられないことがある。更に、実際の吸入圧力が吸入圧力の制御範囲の上限を超えている場合には、吐出容量を全く制御不能となることもある。
【０００７】
このような吸入圧力制御方式の欠点を解消すべく考え出されたのが、特許文献２及び３に代表される差圧制御方式であり、差圧制御方式によれば、熱負荷によらず、吐出容量が外部制御により迅速に変更される。しかしながら、差圧制御方式には以下のような欠点がある。
２つの圧力監視点の圧力差が目標値となるように吐出容量をフィードバック制御する場合、圧力差が縮小しようとすれば、圧力差を所定値に近付けるように吐出容量が増大される。このような制御動作から、冷媒の循環路において冷媒量が適正量から不足した状態で差圧制御方式の容量制御が行われると、圧力監視点間の圧力差は、冷媒量が適正であるときに比べて縮小してしまうため、圧力差を目標値に維持すべく吐出容量が増大されてしまう。そして、圧力差のフィードバック制御では、冷媒量が不足して冷媒循環量不足の状態で可変容量圧縮機を運転し、作動圧力差が目標値に到達しなければ、吐出容量が加速的に増大し、圧縮機は最終的には最大容量で動作し続ける。このような動作は、圧縮機の破損を招く虞がある。
【０００８】
冷媒量不足への対応という観点では、吸入圧力制御方式の方が優れている。冷媒量不足になると、冷凍サイクルの高圧側及び低圧側で圧力が低下し、吸入圧力が所定値より低下しようとするが、吸入圧力制御方式によれば、吸入圧力を所定値に維持すべく、吐出容量が減少させられ、最終的には最小容量に移行するからである。つまり、吸入圧力制御方式は、フェールセーフ機能を併せ持っているからである。
【０００９】
このように差圧制御方式は、吸入圧力制御方式に比べ、冷媒量不足への対応力が不足しているという欠点があり、簡素な構成でこの欠点を解消する技術が望まれている。  本発明は上述した事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、差圧制御方式にて吐出容量制御を行いながらも、簡素な構成で吸入圧力を推定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。これにより冷媒量不足への対応等、可変容量圧縮機の運転可能な領域を規定し、可変容量圧縮機の信頼性を確保する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するべく、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において、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し、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とを受けて弁孔を開閉可能な弁体を有し、前記吐出圧力と前記吸入圧力との圧力差により受ける力と前記ソレノイドに供給される制御電流に応じた電磁力とが作用した前記弁体がバランス位置に移動し、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、前記蒸発器の目標出口空気温度を設定する蒸発器目標出口空気温度設定手段と、前記蒸発器の出口空気温度を検知する蒸発器出口空気温度検知手段と、前記目標出口空気温度と前記出口空気温度との差に基づいて、前記ソレノイドに供給される前記制御電流若しくは当該制御電流に関連するデューティ比を調整する電流調整手段と、前記吐出圧力を検知する吐出圧力検知手段と、前記制御電流と前記吐出圧力検知手段によって検知された吐出圧力とに基づいて、前記容量制御弁の弁体に作用する力の関係式から前記吸入圧力を演算する吸入圧力演算手段と、を備え、前記電流調整手段は、前記目標出口空気温度と前記出口空気温度との差に基づいて前記ソレノイドに前記制御電流が供給されて前記弁体がバランス位置に移動し前記可変容量圧縮機の容量が調整されているときに、前記吸入圧力演算手段によって演算された前記吸入圧力が下限圧力よりも低くなった後には、前記吸入圧力が下限圧力よりも低くなったときの前記制御電流若しくは当該制御電流に関連するデューティ比を維持するか若しくは吐出容量が減少するように変更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１）。
【００１１】
好ましくは、前記吐出圧力検知手段は、前記冷凍サイクルの高圧領域の何れかの部位にて前記冷媒の圧力を検知する高圧圧力検知手段を含み、前記高圧圧力検知手段によって検知された前記冷媒の圧力を補正することにより前記吐出圧力を検知する（請求項２）。
【００１２】
好ましくは、前記吸入圧力演算手段は、演算された前記吸入圧力を基準として第１指標圧力を設定し、前記電流調整手段は、前記吸入圧力の代わりに前記第１指標圧力が下限圧力よりも低くなった後には、前記第１指標圧力が下限圧力よりも低くなったときの前記制御電流若しくは前記デューティ比を維持するか若しくは吐出容量が減少するように変更する（請求項３）。
好ましくは、前記吸入圧力演算手段は、前記第１指標圧力として、演算された前記吸入圧力の誤差範囲の上限値及び下限値のうち一方を設定し、演算された前記吸入圧力と前記第１指標圧力との差は、前記制御電流若しくは前記デューティ比に基づいて変化する（請求項４）。
【００１３】
好ましくは、前記空調システムは車両に適用され、車両の内外の熱負荷を検知する熱負荷検知手段と、前記車両及び可変容量圧縮機のうち少なくとも一方の運転状態を検知する運転状態検知手段とを備え、前記下限圧力は、前記熱負荷検知手段によって検知された熱負荷及び前記運転状態検知手段によって検知された運転状態のうち少なくとも一方に基づいて変更される（請求項５）。
【００１４】
好ましくは、前記電流調整手段は、前記吸入圧力演算手段によって演算された前記吸入圧力が前記下限圧力よりも低くなった場合に、吐出容量が減少するように前記制御電流若しくは前記デューティ比を変更し、当該変更の結果として前記制御電流が第１下限値よりも小さくなるとき若しくは前記デューティ比が前記第１下限値に対応する値よりも小さくなるときには、吐出容量が最小になるよう前記制御電流若しくは前記デューティ比を変更する（請求項６）。
【００１５】
好ましくは、前記電流調整手段は、前記吐出圧力検知手段によって検知された前記吐出圧力が上限圧力を超えた後には、前記吐出圧力が上限圧力を超えたときの前記制御電流若しくは前記デューティ比を維持するか若しくは吐出容量が減少するように変更する（請求項７）。
好ましくは、前記吐出圧力検知手段は、検知された前記吐出圧力を基準として第２指標圧力を設定し、前記電流調整手段は、前記第２指標圧力が上限圧力を超えた後には、前記第２指標圧力が上限圧力を超えたときの前記制御電流若しくは前記デューティ比を維持するか若しくは吐出容量が減少するように変更する（請求項８）。
【００１６】
好ましくは、前記空調システムは車両に適用され、車両の内外の熱負荷を検知する熱負荷検知手段と、前記車両及び可変容量圧縮機のうち少なくとも一方の運転状態を検知する運転状態検知手段とを備え、前記吐出圧力検知手段は、前記第２指標圧力として、検知された前記吐出圧力のばらつき範囲の上限値及び下限値のうち一方を設定し、検知された前記吐出圧力と前記第２指標圧力との差は、前記熱負荷検知手段によって検知された熱負荷及び前記運転状態検知手段によって検知された運転状態のうち少なくとも一方に基づいて変化する（請求項９）。
【００１７】
好ましくは、前記空調システムは車両に適用され、前記車両及び可変容量圧縮機のうち少なくとも一方の運転状態を検知する運転状態検知手段を備え、前記上限圧力は、前記運転状態検知手段によって検知された運転状態に基づいて変更される（請求項１０）。
好ましくは、前記電流調整手段は、前記吐出圧力検知手段によって検知された前記吐出圧力が前記上限圧力を超えた場合には、吐出容量が減少するように前記制御電流若しくは前記デューティ比を変更し、当該変更の結果として前記制御電流が第２下限値よりも小さくなるとき若しくは前記デューティ比が前記第２下限値に対応する値よりも小さくなるときには、吐出容量が最小になるよう前記制御電流若しくは前記デューティ比を変更する（請求項１１）。
【００１８】
好ましくは、前記電流調整手段は、前記制御電流若しくは前記デューティ比の目標値を設定する目標設定手段と、前記ソレノイドを流れる電流若しくは当該電流に関連するデューティ比を検知する電流検知手段とを含み、前記電流調整手段は、前記電流検知手段で検知された電流若しくはデューティ比が前記目標値に近付くように前記ソレノイドに供給される制御電流を調整し、前記吸入圧力演算手段は、前記制御電流としての前記電流検知手段によって検知された電流と前記吐出圧力検知手段によって検知された吐出圧力とに基づいて、前記吸入圧力を演算する（請求項１２）。
【００１９】
好ましくは、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、前記クランク室と前記吸入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（請求項１３）。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の請求項１の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、簡単な構成にて、吸入圧力が演算される。演算された吸入圧力を利用することによって、吐出容量制御の最適化が図られる。
特に、吸入圧力が異常に低下するのが防止され、冷媒不足等に対する可変容量圧縮機の信頼性が確保される。これは以下の理由による。
作動圧力差を制御対象とする従来の差圧制御では、冷媒不足が原因で吸入圧力が異常に低下したような場合、吐出圧力も同時に低下して作動圧力差が小さくなるため、作動圧力差が増大するように吐出容量が増大されていた。これに対し、請求項１の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、吸入圧力が下限圧力よりも低くなった後は、作動圧力差を増大させようとはせず、制御電流を維持するか吐出容量が減少するように変更する。この結果として、この容量制御システムによれば、冷媒不足時に可変容量圧縮機が最大吐出容量若しくはそれに近い容量で運転されるのが防止され、可変容量圧縮機の信頼性が確保される。
請求項２の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、吐出圧力検知手段が、高圧圧力検知手段によって検知された圧力に基づいて吐出圧力を検知することにより、容量制御システムの構成の自由度が高くなる。一方、高圧圧力検知手段によって検知された圧力を補正して吐出圧力を検知することにより、吐出圧力を高精度にて検知することができる。この結果として、吸入圧力が高精度にて演算される。
【００２２】
請求項３の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、適当な第１指標圧力を設定することにより、吸入圧力が異常に低下するのが確実に防止され、冷媒不足等に対する可変容量圧縮機の信頼性が確保される。
請求項４の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、第１指標圧力として、演算される吸入圧力の誤差範囲の上限値又は下限値を設定することにより、冷凍サイクルの製造上のばらつきによることなく、吸入圧力が異常に低下するのが確実に防止される。
【００２３】
請求項５の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、熱負荷や、車両若しくは可変容量圧縮機の運転状態に基づいて下限圧力を変更することにより、最適な吐出容量制御が実現される。例えば熱負荷が高いときに下限圧力を高く設定すれば、圧縮機が最大吐出容量で連続して動作するのが防止され、圧縮機の信頼性が確保される。また、圧縮機やエンジンの回転数が高いときに下限圧力を高く設定することにより、圧縮機に過大な負荷がかかるのが防止され、圧縮機の信頼性が確保される。
【００２４】
請求項６の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、吸入圧力が連続して下限圧力よりも低い場合、制御電流若しくはデューティ比が第１下限値若しくは第１下限値に対応する値よりも小さくなり、可変容量圧縮機の吐出容量が最小になる。つまり、冷媒不足が原因で吸入圧力が連続して下限圧力よりも低い場合、可変容量圧縮機の吐出容量が最小になる。この結果として、この容量制御システムによれば、冷媒不足に対する可変容量圧縮機の信頼性がより一層確保される。
【００２５】
請求項７の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、吐出圧力が異常に上昇するのが防止され、可変容量圧縮機及び冷凍サイクルの信頼性が確保される。
請求項８の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、適当な第２指標圧力を設定することにより、吐出圧力が異常に上昇するのが確実に防止され、可変容量圧縮機及び冷凍サイクルの信頼性が確保される。
【００２６】
請求項９の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、第２指標圧力として、検知される吐出圧力のばらつき範囲の上限値又は下限値を設定することにより、冷凍サイクルの製造上のばらつきや吐出圧力を検知するときの補正量等にかかわらず、吐出圧力が異常に上昇するのが確実に防止される。
請求項１０の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、車両若しくは可変容量圧縮機の運転状態に基づいて上限圧力を変更することにより最適な吐出容量制御が実現される。例えば、圧縮機やエンジンの回転数が高いときには、上限圧力を低く設定することにより、圧縮機に過大な負荷がかかるのが防止され、圧縮機の信頼性が確保される。
【００２７】
請求項１１の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、吐出圧力が連続して上限圧力を超えている場合、制御電流若しくはデューティ比が第２下限値若しくは第２下限値に対応する値よりも小さくなり、可変容量圧縮機の吐出容量が最小になる。つまり、何らかの異常が冷凍サイクルに発生して吐出圧力が連続して上限圧力を超えている場合、可変容量圧縮機の吐出容量が最小になる。この結果として、この容量制御システムによれば、可変容量圧縮機及び冷凍サイクルの信頼性がより一層確保される。
【００２８】
請求項１２の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、電流検知手段によって検知された電流と吐出圧力とに基づいて吸入圧力を演算することにより、吸入圧力が高精度にて演算される。
請求項１３の可変容量圧縮機の容量制御システムが適用された可変容量圧縮機は、往復動型であり、斜板要素の最小傾角で規定されるピストンのストロークを非常に小さく設定できるため、最小吐出容量が非常に小さい。このため、冷媒不足時等に、容量制御システムが吐出容量を最小にすることにより、可変容量圧縮機が有効に保護される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、一実施形態の可変容量圧縮機の容量制御システムＡについて説明する。
図１は、容量制御システムＡが適用された車両用空調システムの冷凍サイクル１０を示し、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を備える。循環路１２には、冷媒の流動方向でみて、圧縮機１００、放熱器（凝縮器）１４、膨張器（膨張弁）１６及び蒸発器１８が順次介挿され、圧縮機１００が作動すると、圧縮機１００の吐出容量に応じて循環路１２を冷媒が循環する。すなわち、圧縮機１００は、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。
【００３０】
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により、冷却される。
容量制御システムＡが適用される圧縮機１００は可変容量圧縮機であり、例えば斜板式のクラッチレス圧縮機である。圧縮機１００はシリンダーブロック１０１を備え、シリンダーブロック１０１には、複数のシリンダボア１０１ａが形成されている。シリンダーブロック１０１の一端にはフロントハウジング１０２が連結され、シリンダーブロック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。
【００３１】
シリンダーブロック１０１及びフロントハウジング１０２はクランク室１０５を規定し、クランク室１０５内を縦断して駆動軸１０６が延びている。駆動軸１０６は、クランク室１０５内に配置された環状の斜板１０７を貫通し、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。
【００３２】
ロータ１０８と斜板１０７との間を延びる駆動軸１０６の部分には、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、斜板１０７を挟んで反対側の部分、即ち斜板１０７とシリンダーブロック１０１との間を延びる駆動軸１０６の部分には、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は、フロントハウジング１０２の外側に突出したボス部１０２ａ内を貫通し、駆動軸１０６の外端には、動力伝達装置としてのプーリ１１２に連結されている。プーリ１１２は、ボール軸受１１３を介してボス部１０２ａによって回転自在に支持され、外部駆動源としてのエンジン１１４との間にベルト１１５が架け回される。
【００３３】
ボス部１０２ａの内側には軸封装置１１６が配置され、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、エンジン１１４からの動力がプーリ１１２に伝達され、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、ピストン１３０には、クランク室１０５内に突出した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、シュー１３２は斜板１０７の外周部に対し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の回転によりピストン１３０がシリンダボア１０１ａ内を往復動する。
【００３４】
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、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と連通している。なお、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。
【００３５】
シリンダーブロック１０１の外側にはマフラ１５０が設けられ、マフラケーシング１５２は、シリンダーブロック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を規定し、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。
【００３６】
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２００が配置されている。具体的には、逆止弁２００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し、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。
【００３７】
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２００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。
リアハウジング１０４には、容量制御弁（電磁制御弁）３００が収容され、容量制御弁３００は給気通路１６０に介挿されている。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を経てシリンダーブロック１０１にまで亘っている。
【００３８】
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からなる。
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３００に接続されている。
【００３９】
より詳しくは、図２に示したように、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（弁孔３０１ａ）が形成されている。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。
【００４０】
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とは連通可能である。
【００４１】
駆動ユニットは円筒状のソレノイドハウジング３１０を有し、ソレノイドハウジング３１０は弁ハウジング３０１の他端に同軸的に連結されている。ソレノイドハウジング３１０の開口端は、エンドキャップ３１２によって閉塞され、ソレノイドハウジング３１０内には、ボビン３１４に巻回されたソレノイド３１６が収容されている。
またソレノイドハウジング３１０内には、同心上に円筒状の固定コア３１８が収容され、固定コア３１８は、弁ハウジング３０１からエンドキャップ３１２に向けてソレノイド３１６の中央まで延びている。固定コア３１８のエンドキャップ３１２側はスリーブ３２０によって囲まれ、スリーブ３２０は、エンドキャップ３１２側に閉塞端を有する。
【００４２】
固定コア３１８は、中央に挿通孔３１８ａを有し、挿通孔３１８ａの一端は弁室３０３に開口している。また、固定コア３１８とスリーブ３２０の閉塞端との間には、円筒状の可動コア３２２を収容する可動コア収容空間３２４が規定され、挿通孔３１８ａの他端は、可動コア収容空間３２４に開口している。
挿通孔３１８ａには、ソレノイドロッド３２６が摺動可能に挿通され、ソレノイドロッド３２６の一端に弁体３０４が一体且つ同軸的に連結されている。ソレノイドロッド３２６の他端は可動コア収容空間３２４内に突出し、ソレノイドロッド３２６の他端部は、可動コア３２２に形成された貫通孔に嵌合され、ソレノイドロッド３２６と可動コア３２２とは一体化されている。また、可動コア３２２の段差面と固定コア３１８の端面との間には、開放ばね３２８が配置され、可動コア３２２と固定コア３１８との間には所定の隙間が確保されている。
【００４３】
可動コア３２２、固定コア３１８、ソレノイドハウジング３１０及びエンドキャップ３１２は磁性材料で形成され、磁気回路を構成する。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には、感圧通路１６６を介して吸入室１４０が接続されている。固定コア３１８の外周面には、軸線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。従って、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とが連通し、ソレノイドロッド３２６を介して、弁体３０４の背面側には、閉弁方向に吸入室１４０の圧力（以下、吸入圧力Ｐｓと呼ぶ）が作用する。
【００４４】
ソレノイド３１６には、圧縮機１００の外部に設けられた制御装置４００が接続され、制御装置４００から制御電流Ｉが供給されると、ソレノイド３１６は電磁力Ｆ（Ｉ）を発生する。ソレノイド３１６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、弁体３０４に対して閉弁方向に作用する。
容量制御弁３００にあっては、好ましくは、弁体３０４が弁孔３０１ａを閉じた時に吐出室１４２の圧力（以下、吐出圧力Ｐｄという）が作用する弁体３０４の受圧面積（シール面積Ｓｖと呼ぶ）と、吸入圧力Ｐｓが作用する弁体３０４の面積、即ちソレノイドロッド３２６の断面積とが同等に形成される。
【００４５】
この場合、弁体３０４には、開閉方向にクランク室１０５の圧力（以下、クランク圧力Ｐｃと呼ぶ）は、実質的にほとんど作用しない。従って、弁体３０４に作用する力は、吐出圧力Ｐｄと、吸入圧力Ｐｓと、ソレノイド３１６の電磁力Ｆ（Ｉ）と、開放ばね３２８の付勢力ｆｓであり、吐出圧力Ｐｄ及び開放ばね３２８の付勢力ｆｓは開弁方向、それ以外の吸入圧力Ｐｓ及びソレノイド３１６の電磁力Ｆ（Ｉ）は、開弁方向とは対抗する閉弁方向に作用する。
この関係は、式（１）で示され、式（１）を変形すると式（２）となる。
【００４６】
【数１】
0005474284.tif 000002
【００４７】
これらの式（１）、（２）から、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差を作動圧力差ΔＰとしたとき、電磁力Ｆ（Ｉ）即ち制御電流Ｉが決まれば、作動圧力差ΔＰが決まることがわかる。図３は、このような制御電流Ｉと作動圧力差ΔＰ（＝Ｐｄ―Ｐｓ）との関係を示している。
図３から明らかなように、ソレノイド３１６へ供給される制御電流Ｉの増加に伴い、作動圧力差ΔＰは増大し、制御電流Ｉを調整することにより作動圧力差ΔＰをフィードバック制御することができる。なお、制御電流Ｉをゼロとすれば、開放ばね３２８の付勢力ｆｓにより弁体３０４が離間して弁孔３０１ａが強制開放される。これにより吐出室１４２からクランク室１０５に冷媒が導入され、吐出容量は最小に維持される。
【００４８】
図４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し、外部情報検知手段は、蒸発器目標出口空気温度設定器４０１及び蒸発器出口空気温度検知手段としての温度センサ４０２を含む。
【００４９】
蒸発器目標出口空気温度設定器４０１は、車室内温度設定を含む種々の外部情報に基づいて、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（蒸発器目標出口空気温度）Ｔｅｓを設定して制御装置４００に入力する。蒸発器目標出口空気温度設定器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。
【００５０】
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検知手段を含み、吐出圧力検知手段は、その一部を構成する圧力センサ４０３を有する。吐出圧力検知手段は、弁体３０４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（以下、検知圧力Ｐｈという）を検知し、制御装置４００に入力する（図１参照）。
【００５１】
なお、吐出圧力Ｐｄ及び検知圧力Ｐｈは、冷凍サイクル１０の吐出圧力領域の圧力という一般的な意味においては、いずれも吐出圧力である。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す。
これに対し、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。
【００５２】
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、蒸発器目標出口空気温度設定器４０１を制御装置４００に含ませてもよい。
制御装置４００は、吐出圧力演算判定手段４０４、制御信号演算手段４０５、ソレノイド駆動手段４０６及び吸入圧力演算手段４０７を有する。
【００５３】
吐出圧力演算判定手段４０４は、圧力センサ４０３とともに吐出圧力検知手段を構成しており、圧力センサ４０３によって検知された検知圧力Ｐｈを補正することにより、吐出圧力Ｐｄを演算により求める。
このように検知圧力Ｐｈを補正するのは、吐出室１４２と放熱器１４の入口との間では、同じ吐出圧力領域であっても、特に熱負荷が大きいときには、冷媒の圧力に差が生じるためである。具体的には、吐出圧力Ｐｄは、圧力センサ４０３が装着されている位置と吐出室１４２との間の圧力損失ΔＰｄを考慮して、次式：Ｐｄ＝Ｐｈ＋ΔＰｄによって演算される。
【００５４】
吐出圧力Ｐｄは、検知圧力Ｐｈを変数とする関数ｆ（Ｐｈ）によって演算することができる。関数ｆ（Ｐｈ）は予め求めておくことができ、図５にＰｄ＝ｆ（Ｐｈ）のグラフを示す。
また、図５には、関数ｆ（Ｐｈ）を基準とする吐出圧力Ｐｄのばらつき範囲の上限及び下限も合わせて示す。吐出圧力Ｐｄのばらつきは、圧力センサ４０３や循環路１２の製造上のばらつき等に基づいて発生し、吐出圧力Ｐｄのばらつき範囲は、検知圧力Ｐｈが大きくなるにつれて拡大する。吐出圧力Ｐｄのばらつき範囲の上限及び下限は、例えば、吐出圧力検知手段４０４によって設定することができる。
【００５５】
更に、図５には、Ｐｄ＝Ｐｈに相当する直線も参考のために示す。
その上、吐出圧力演算判定手段４０４は、吐出圧力Ｐｄを演算するのみならず、演算した吐出圧力Ｐｄと所定の上限圧力Ｐ２との比較を行い、比較結果を制御信号演算手段４０５に出力する。また、吐出圧力演算判定手段４０４は、演算した吐出圧力Ｐｄを吸入圧力演算手段４０７に入力する。
【００５６】
制御信号演算手段４０５は、蒸発器目標温度設定器４０１によって設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓ及び温度センサ４０２によって検知された蒸発器出口空気温度Ｔｅとの偏差ΔＴ（＝Ｔｅｓ−Ｔｅ）に基づいて、ソレノイド３１６に供給されるべき制御電流Ｉを演算する。つまり、制御信号演算手段４０５は、制御電流Iの目標値を設定する。
ここで、制御電流Ｉと、制御目標である作動圧力差ΔＰとの間には、式（１），（２）にて示される関係があることから、制御電流Ｉを演算することは、作動圧力差ΔＰを演算することに相当する。
【００５７】
そして、制御信号演算手段４０５は、演算した制御電流Ｉに基づいて吐出容量制御信号を生成し、吐出容量制御信号をソレノイド駆動手段４０６に出力する。また、制御信号演算手段４０５は、演算した制御電流Ｉを吸入圧力演算手段４０７に入力する。
ソレノイド駆動手段４０６は、吐出容量制御信号に基づいて、制御信号演算手段４０５で演算された制御電流Ｉにて、ソレノイド３１６に電流を供給し、容量制御弁３００を駆動する。つまり、制御信号演算手段４０５及びソレノイド駆動手段４０６は、ソレノイド３１６に供給される制御電流Ｉを調整する電流調整手段を構成している。
【００５８】
図６は、ソレノイド駆動手段４０６の構成を示す。
ソレノイド駆動手段４０６は、スイッチング素子４２０を有し、スイッチング素子４２０は、電源４５０とアースとの間を延びる電源ラインに、容量制御弁３１６と直列に介挿されている。スイッチング素子４２０は、電源ラインを断続可能であり、スイッチング素子の動作によって、所定の駆動周波数(例えば４００〜５００Ｈｚ)のＰＷＭ（パルス幅変調）にてソレノイド３１６に電流が供給される。
【００５９】
なお、フライホイール回路を形成すべく、ソレノイド３１６と並列にダイオード４２１が接続される。
スイッチング素子４２０には、制御信号発生手段４２２から所定の駆動信号が入力され、この信号に対応して、ＰＷＭにおけるデューティ比が変更される。
また、電源ラインには、電流センサ４２３が介挿され、電流センサ４２３は、ソレノイド３１６を流れる電流を検知する。電流センサ４２３は、電流に相当する物理量を検知可能であれば電流計に限られず、電圧計であってもよい。
【００６０】
電流センサ４２３は、制御電流比較判定手段４２４に検知した電流を入力し、制御電流比較判定手段４２４は、制御信号演算手段４０５によって演算された制御電流Ｉと、電流センサ４２３によって検知された電流とを比較する。そして、制御電流比較判定手段４２４は、比較結果に基づいて、検知された電流が演算された制御電流Ｉに近付くように、制御信号発生手段４２２が発生する駆動信号を変更する。
【００６１】
すなわち、ソレノイド駆動手段４０６は、所定の駆動周波数(例えば４００〜５００Ｈｚ)のＰＷＭ（パルス幅変調）にてデューティ比を変更することで、ソレノイド３１６に供給される電流を調整する。そして、ソレノイド駆動手段４０６は、ソレノイド３１６に流れる電流を検出して、これが制御信号演算手段４０５で演算された制御電流Ｉに近付くようにフィードバック制御する。
【００６２】
なお、ソレノイド駆動手段４０６がデューティ比で電流を調整する場合、制御信号演算手段４０５は、制御電流Iと関連を有するパラメータとしてデューティ比を演算してもよく、この場合、制御信号演算手段４０５によって生成される吐出容量制御信号は、ソレノイド駆動手段４０６に所定のデューティ比で電流を供給させるための信号である。
つまり、吐出容量制御信号は、制御電流Iに対応する信号であってもよいし、デューティ比に対応する信号であってもよい。
【００６３】
吸入圧力演算手段４０７は、吐出圧力検知手段によって検知された吐出圧力Ｐｄと、制御信号演算手段４０５で演算された制御電流Ｉに基づいて演算する。吸入圧力Ｐｓの演算式を式（３）に示す。
【００６４】
【数２】
0005474284.tif 000003
【００６５】
そして、吸入圧力演算手段４０７は、演算した吸入圧力Ｐｓと、予め設定されている下限圧力Ｐ１とを比較判定し、判定結果を制御信号演算手段４０５に出力する。
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７は制御装置４００が実行するメインルーチンを示したフローチャートである。メインルーチンは、例えば車両のエンジンキーがオン状態になると起動され、オフ状態になると停止される。
【００６６】
このメインルーチンでは、起動すると先ず、初期条件が設定される（Ｓ１０）。具体的には、容量制御弁３００のソレノイド３１６に供給される制御電流Ｉが、圧縮機１００の吐出容量が最小容量となるＩ０に設定される。Ｉ０はゼロであってもよい。
次に、車両用空調システムのエアコンスイッチ（Ａ／Ｃ）がオンであるか否かが判定される（Ｓ１１）。即ち、乗員が、車室の冷房又は除湿を要求しているか否かが判定される。エアコンスイッチがオンの場合（Ｙｅｓの場合）、吐出圧力演算判定手段４０４は、圧力センサ４０３により検知された検知圧力Ｐｈを読み込み、吐出圧力Ｐｄを演算する（Ｓ１２）。そして、吐出圧力Ｐｄが、予め設定されている上限圧力Ｐ２以下であるか否か比較判定する（Ｓ１３）。
【００６７】
Ｓ１３の判定結果がＹｅｓの場合、吐出圧力Ｐｄと制御電流Ｉとから、吸入圧力Ｐｓが演算される（Ｓ１５）。なお、制御電流Ｉの初期値はＩ０である。
Ｓ１５の後、演算された吸入圧力Ｐｓが予め設定されている下限圧力Ｐ１以上であるか否かが判定される（Ｓ１６）。Ｓ１６の判定の結果、吸入圧力Ｐｓが下限圧力Ｐ１以上であれば、空調制御ルーチンＳ１７が実行される。一方、Ｓ１６の判定の結果、吸入圧力Ｐｓが下限圧力Ｐ１よりも低ければ、下限圧力制御ルーチンＳ１８が実行される。
【００６８】
Ｓ１３の判定結果がＮｏの場合には上限圧力制御ルーチンＳ２０が実行される。
なお、エアコンスイッチがオフにされＳ１１の判定結果がＮｏになると、制御電流Ｉがリセットされる（Ｓ２１）。
上述したように、容量制御システムＡは、空調制御ルーチンＳ１７、下限圧力制御ルーチンＳ１８及び上限圧力制御ルーチンＳ２０のうち何れか一つを状況に応じて選択的に実行可能である。
【００６９】
図８は、図７中の空調制御ルーチンＳ１７の詳細を示すフローチャートである。
空調制御ルーチンＳ１７では、まず圧縮機１００の吐出容量制御の目標となる蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓが設定され読み込まれる（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、演算された偏差ΔＴに基づいて、例えばＰＩ制御のための所定の演算式により制御電流Ｉが演算される（Ｓ２０３）。
【００７０】
Ｓ２０３の演算式中、左側に制御電流Ｉが含まれているが、制御電流Ｉの初期値はＩ０である。
また、空調制御ルーチンＳ１７を１回実行するごとに、Ｓ２０２で偏差ΔＴが演算され、Ｓ２０３の演算式中の偏差ΔＴの添字ｎは、偏差ΔＴが今回のＳ２０２で演算されたものであることを示す。同様に添字ｎ−１は、偏差ΔＴが前回のＳ２０２で演算されたものであることを示す。
【００７１】
この後、演算された制御電流Ｉと予め設定された下限値Ｉ１とが比較判定される（Ｓ２０４）。Ｓ２０４の判定の結果がＮｏであれば下限値Ｉ１が制御電流Ｉとして読み込まれ（Ｓ２０５）、制御電流Ｉが出力される（Ｓ２０６）。
一方、Ｓ２０４の判定の結果がＹｅｓであれば、予め設定された下限値Ｉ１よりも大きい上限値Ｉ２と制御電流Ｉが比較判定され（Ｓ２０７）、Ｓ２０７の判定結果がＮｏであれば、上限値Ｉ２が制御電流Ｉとして読み込まれ（Ｓ２０８）、出力される（Ｓ２０６）。
【００７２】
従って、Ｓ２０４及びＳ２０７の判定の結果、Ｉ１≦Ｉ≦Ｉ２であれば、Ｓ２０３で演算された制御電流Ｉがそのまま出力される。
上述した空調制御ルーチンＳ１７によれば、蒸発器目標出口空気温度設定器４０１で設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓと、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との偏差ΔＴに基づいて、ソレノイド３１６に供給される制御電流Ｉが調整される。すなわち、空調制御ルーチンＳ１７によれば、蒸発器出口空気温度Ｔｅが蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓに近付くように吐出容量が制御され、車室の快適性が確保される。
【００７３】
図９は、図７中の下限圧力制御ルーチンＳ１８の詳細を示すフローチャートである。
下限圧力制御ルーチンＳ１８では、まず、現在ソレノイド３１６に供給されている制御電流Ｉが読み込まれる（Ｓ２５０）。それから、読み込まれた制御電流Ｉから所定値ΔＩ１が減算される（Ｓ２５１）。
この後、減算された制御電流Ｉが、予め設定されている第１下限値Ｉｓ１以上であるか否かが判定される（Ｓ２５２）。Ｓ２５２の判定結果がＹｅｓの場合、減算された制御電流Ｉが出力される（Ｓ２５３）。一方、Ｓ２５２の判定結果がＮｏの場合、制御電流Ｉとして０が読み込まれてから（Ｓ２５４）、制御電流Ｉが出力される（Ｓ２５３）。つまり、ソレノイド３１６に供給される制御電流Ｉがゼロになる。
【００７４】
上述した下限圧力制御ルーチンＳ１８によれば、吸入圧力Ｐｓが下限圧力Ｐ１より低くならないように吐出容量が制御される。また、下限圧力制御ルーチンＳ１８を繰り返して制御電流Ｉが第１下限値Ｉｓ１より小さくなったときには、完全な冷媒不足と判定し、圧縮機１００の吐出容量が最小にされる。
なお図９には示していないが、Ｓ２５２の判定結果がＮｏとなってＳ２５４で制御電流Ｉが０にされた場合は、その後の制御電流Ｉは０に維持される。つまり、空調システムを再起動しても、圧縮機１００の吐出容量は最小のまま維持される。
【００７５】
図１０は、図７中の上限圧力制御ルーチンＳ２０の詳細を示すフローチャートである。
上限圧力制御ルーチンＳ２０では、まず、現在ソレノイド３１６に供給されている制御電流Ｉが読み込まれる（Ｓ２８０）。それから、読み込まれた制御電流Ｉから所定値ΔＩ２が減算される（Ｓ２８１）。
この後、減算された制御電流Ｉが、予め設定されている第２下限値Ｉｓ２以上であるか否かが判定される（Ｓ２８２）。Ｓ２８２の判定結果がＮｏの場合、制御電流Ｉとして０が読み込まれてから（Ｓ２８３）、制御電流Ｉが出力される（Ｓ２８４）。つまり、減算された制御電流Ｉが第２下限値Ｉｓ２よりも小さい場合、ソレノイド３１６に供給される制御電流Ｉがゼロになる。
【００７６】
Ｓ２８２の判定結果がＹｅｓの場合、減算された制御電流Ｉが出力される（Ｓ２８４）。
上述した上限圧力制御ルーチンＳ２０によれば、吐出圧力Ｐｄが上限圧力Ｐ２より高くならないように吐出容量が制御される。つまり、吐出圧力Ｐｄが上限圧力Ｐ２より高くなると、吐出容量が減少するように、制御電流Ｉが減少させられる。
【００７７】
上限圧力制御ルーチンＳ２０を繰り返しても、メインルーチンのＳ１３の判定結果がＹｅｓにならず、吐出圧力Ｐｄが上限圧力Ｐ２よりも高い場合には、Ｓ２８１での減算の結果、制御電流Ｉが第２下限値Ｉｓ２より小さくなる。このような場合には、何らかの異常が冷凍サイクル１０に発生していると判定し、圧縮機１００の吐出容量が最小にされる。
なお図１０には示していないが、Ｓ２８２の判定結果がＮｏとなってＳ２８３で制御電流Ｉが０にされた場合は、その後の制御電流Ｉは０に維持される。つまり、空調システムを再起動しても、圧縮機１００の吐出容量は最小のまま維持される。
【００７８】
上述した容量制御システムＡでは、簡単な構成にて、吸入圧力Ｐｓが演算される。そして、演算された吸入圧力Ｐｓを利用することによって、吐出容量制御の最適化が図られる。すなわち、通常時は、空調制御ルーチンＳ１７により車室の快適性が確保され、吸入圧力Ｐｓ又は吐出圧力Ｐｄの高低によっては、下限圧力制御ルーチンＳ１８又は上限圧力制御ルーチンＳ２０を実行することにより、圧縮機１００及び空調システムの信頼性が確保される。
【００７９】
容量制御システムＡでは、吐出圧力検知手段が、圧力センサ４０３によって検知された検知圧力Ｐｈに基づいて吐出圧力Ｐｄを検知することにより、容量制御システムＡの構成の自由度が高くなる。一方、検知圧力Ｐｈを補正して吐出圧力Ｐｄを検知することにより、吐出圧力Ｐｄを高精度にて検知することができる。この結果として、吸入圧力Ｐｓが高精度にて演算される。
【００８０】
容量制御システムＡによれば、吸入圧力Ｐｓが異常に低下するのが防止され、冷媒不足等に対する圧縮機１００の信頼性が確保される。これは以下の理由による。
作動圧力差ΔＰを制御対象とする従来の差圧制御では、冷媒不足が原因で吸入圧力Ｐｓが異常に低下したような場合、吐出圧力Ｐｄも同時に低下して作動圧力差ΔＰが小さくなるため、作動圧力差ΔＰが増大するように吐出容量が増大されていた。
【００８１】
これに対し、容量制御システムＡでは、吸入圧力Ｐｓが下限圧力Ｐ１よりも低くなった後は、作動圧力差ΔＰを増大させようとはせず、制御電流Ｉ若しくは制御電流Ｉに対応するパラメータとしてのデューティ比を吐出容量が減少するように変更する。この結果として、容量制御システムＡによれば、冷媒不足時に圧縮機１００が最大吐出容量若しくはそれに近い容量で運転されるのが防止され、圧縮機１００の信頼性が確保される。
【００８２】
容量制御システムＡでは、吸入圧力Ｐｓが連続して下限圧力Ｐ１よりも低い場合、制御電流Ｉが第１下限値Ｉｓ１よりも小さくなろうとするか若しくはデューティ比が第１下限値Ｉｓ１に対応する値になろうとしたとき、圧縮機１００の吐出容量が最小になる。つまり、冷媒不足が原因で吸入圧力Ｐｓが連続して下限圧力Ｐ１よりも低い場合、圧縮機１００の吐出容量が最小になる。この結果として、この容量制御システムＡによれば、冷媒不足に対する圧縮機１００の信頼性がより一層確保される。
【００８３】
容量制御システムＡでは、上限圧力制御ルーチンＳ２０によって、吐出圧力Ｐｄが異常に上昇するのが防止され、圧縮機１００及び冷凍サイクル１０の信頼性が確保される。
容量制御システムＡでは、吐出圧力Ｐｄが連続して上限圧力Ｐ２を超えている場合、制御電流Ｉが第２下限値Ｉｓ２よりも小さくなろうとするか若しくはデューティ比が第２下限値Ｉｓ２に対応する値よりも小さくなろうとしたとき、圧縮機１００の吐出容量が最小になる。つまり、何らかの異常が冷凍サイクル１０に発生して吐出圧力Ｐｄが連続して上限圧力Ｐ２を超えている場合、圧縮機１００の吐出容量が最小になる。この結果として、この容量制御システムＡによれば、圧縮機１００及び冷凍サイクル１０の信頼性がより一層確保される。
【００８４】
容量制御システムＡでは、圧縮機１００が往復動型であり、斜板１０７の最小傾角で規定されるピストン１３０のストロークを非常に小さく設定できるため、最小吐出容量が非常に小さい。このため、冷媒不足時等に、容量制御システムが吐出容量を最小にすることにより、圧縮機１００が有効に保護される。
本発明は、上述した一実施形態に限定されることはなく、種々の変形が可能である。
【００８５】
例えば、容量制御システムＡでは、メインルーチンのＳ１３において、検知された吐出圧力Ｐｄと上限圧力Ｐ２とを比較したけれども、図５に示したように、検知される吐出圧力Ｐｄにはばらつきがあることから、当該ばらつきを考慮して適当な指標（第２指標圧力）を設定し、第２指標圧力と上限圧力Ｐ２とを比較してもよい。適当な第２指標圧力と上限圧力Ｐ２とを比較することにより、吐出圧力Ｐｄが異常に上昇するのが確実に防止され、圧縮機１００及び冷凍サイクル１０の信頼性が確保される。
【００８６】
具体的には、第２指標圧力として、検知される吐出圧力Ｐｄのばらつき範囲の上限値又は下限値を設定することにより、吐出圧力Ｐｄが異常に上昇するのが確実に防止される。
なお、特に熱負荷が高い場合には、循環路１２を流れる冷媒の質量流量が大きくなり、吐出室１４２と圧力センサ４０３の位置とで圧力差が大きくなる。このため熱負荷が高く、検知圧力Ｐｈが高い場合には、検知圧力Ｐｈを補正して吐出圧力Ｐｄを検知すると、図５に示したように、吐出圧力Ｐｄのばらつき範囲が大きくなってしまう。
【００８７】
このように、ばらつき範囲は、検知圧力Ｐｈの高低等によって増減する。そこで、ばらつき範囲の上限又は下限を第２指標圧力として設定するときには、検知された吐出圧力Ｐｄとばらつき範囲の上限又は下限との差を、一定に設定するのではなく、検知圧力Ｐｈの高低等と関連を有する外部情報に基づいて変化させてもよい。これによって、熱負荷が高い場合でも、吐出圧力Ｐｄが異常に上昇するのが確実に防止される。
【００８８】
具体的には、第２指標圧力を、外気温度等の車両の内外の熱負荷や、エンジン１１４の回転数等の車両の運転状態や、圧縮機１００の回転数等の圧縮機の運転状態に基づいて変化させることができる。この場合、外部情報検知手段は、外気温度センサ等の車両の内外の熱負荷を検知する熱負荷検知手段、回転数センサ等の車両の運転状態を検知する手段、又は、圧縮機１００の回転数を検知する手段を含む。
【００８９】
容量制御システムＡでは、メインルーチンのＳ１６において、演算された吸入圧力Ｐｓと下限圧力Ｐ１とを比較したけれども、演算される吸入圧力Ｐｓの誤差に基づいて適当な指標（第１指標圧力）を設定し、第１指標圧力と下限圧力Ｐ１とを比較してもよい。適当な第１指標圧力を設定することにより、吸入圧力Ｐｓが異常に低下するのが確実に防止され、冷媒不足等に対する圧縮機１００の信頼性が確保される。
【００９０】
具体的には、第１指標圧力として、演算される吸入圧力Ｐｓの誤差範囲の上限値又は下限値を設定することにより、吸入圧力Ｐｓが異常に低下するのが確実に防止される。そして、第２指標圧力の場合と同様に、第１指標圧力と演算された吸入圧力Ｐｓとの差も、外部情報に基づいて変化してもよい。
ここで、吸入圧力Ｐｓの誤差は、図５に示したように検知される吐出圧力Ｐｄにばらつきがあるのみならず、図３に示したように、作動圧力差ΔＰにも容量制御弁３００の製造上のばらつきがあるために発生する。従って、第１指標圧力は、制御電流Ｉやデューティ比に基づいて変化させてもよい。
【００９１】
容量制御システムＡでは、車両の内外の熱負荷に基づいて、下限圧力Ｐ１又は上限圧力Ｐ２を変更してもよい。
外気温度が高いときに、下限圧力Ｐ１を高く設定すれば、圧縮機１００が最大容量で連続運転させられることが回避される。これにより、圧縮機１００の信頼性が一層確保される。
【００９２】
容量制御システムＡでは、車両若しくは圧縮機１００の運転状態に基づいて、下限圧力Ｐ１又は上限圧力Ｐ２を変更してもよい。
具体的には、図１１に示したように、圧縮機１００若しくはエンジン１１４の回転数に応じて下限圧力Ｐ１又は上限圧力Ｐ２を変化させてもよい。
回転数が低い領域に比べ、回転数が高い領域での下限圧力Ｐ１を高く設定すれば、回転数が高い領域で吐出容量が小さくなり、圧縮機１００に過大な負荷がかかることが防止される。この結果として、圧縮機１００の破損が防止され、その寿命が延びる。
【００９３】
回転数が低い領域に比べ、回転数が高い領域での上限圧力Ｐ２を低く設定すれば、回転数が高い領域で吐出容量が小さくなり、圧縮機１００に過大な負荷がかかることが防止される。この結果として、圧縮機１００の破損が防止され、その寿命が延びる。
容量制御システムＡでは、演算された吸入圧力Ｐｓが下限圧力Ｐ１より低くなるか、若しくは、検知された吐出圧力Ｐｄが上限圧力Ｐ２より高くなると、制御電流Ｉを段階的に減少させて吐出容量を減少させたが、吐出容量を減少させる具体的な方法は、前述の一実施形態に限定されない。
【００９４】
容量制御システムＡでは、吸入圧力Ｐｓが下限圧力Ｐ１よりも小さくなった後は、吐出容量が減少するように、制御電流Ｉ若しくはデューティ比を変更したけれども、吸入圧力Ｐｓが下限圧力Ｐ１よりも小さくなったときの制御電流Ｉ若しくデューティ比を維持してもよい。つまり、吸入圧力Ｐｓが下限圧力Ｐ１よりも低くなった後は、吐出容量が増大しないようにすればよい。
【００９５】
容量制御システムＡでは、下限圧力制御ルーチンＳ１８のＳ２５２又は上限圧力制御ルーチンＳ２０のＳ２８２の判定結果がＮｏの場合、空調システムを起動しても、圧縮機１００は最小吐出容量を維持するようにしたが、再起動を許容してもよい。
前述の熱負荷検知手段によって検知される外部情報としては、外気温度の他、外気湿度、日射量、蒸発器１８用ファンの送風量、内外気切換ドア位置、吹き出し口位置、エアミックスドア位置、車室内温度設定、車室内温度、車室内湿度、蒸発器入口空気温度、及び、蒸発器入口空気湿度、車室内各部表面温度等をあげることができる。
【００９６】
また、エンジン１１４又は圧縮機１００の運転状態を検知する手段によって検知される外部情報としては、エンジン及び圧縮機の回転数の他、車速、アクセル開度、スロットル開度、ギアシフト位置、ブレーキ踏み込み量、ラジエータ冷却水温度、エンジンオイル温度、圧縮機１００の各部温度、圧縮機１００の振動等をあげることができる。
容量制御システムＡのソレノイド駆動手段４０６では、ソレノイド３１６及び電流センサ４２３と並列にダイオードが配置され、電流センサ４２３がフライホイール回路内に配置されていたが、電流センサ４２３は、フライホイール回路の外に配置してもよい。この場合、電流センサ４２３による電流の測定精度が低下するが、その他の外部情報に基づいて補正することにより、測定精度の低下を補償することができる。
【００９７】
制御システムＡでは、制御信号演算手段４０５によって演算された制御電流Ｉ若しくは作動圧力差ΔＰ（Ｉ）に基づいて、吸入圧力演算手段４０７が吸入圧力を演算したけれども、吸入圧力演算手段４０７は、ソレノイド駆動手段４０６の電流センサ４２３によって検知された実際の制御電流Ｉに基づいて吸入圧力Ｐｓを演算するのが好ましい。電流センサ４２３によって検知された電流と吐出圧力Ｐｄとに基づいて吸入圧力Ｐｓを演算することにより、吸入圧力Ｐｓが高精度にて演算されるからである。
【００９８】
なお、制御信号演算手段４０５によって演算された制御電流Ｉ若しくは作動圧力差ΔＰ（Ｉ）に基づいて、吸入圧力演算手段４０７が吸入圧力Ｐｓを演算する場合には、吸入圧力Ｐｓの演算のために電流センサ４２３を設ける必要はない。
また、制御電流Ｉは、デューティ比と相関があり、デューティ比を変更することにより変化するため、制御信号演算手段４０５は、吐出容量制御信号としてのデューティ比を吸入圧力演算手段４０７に入力してもよい。この場合、吸入圧力演算手段４０７は、デューティ比に基づいて、外部情報を参照しながら制御電流Ｉを演算し、演算した制御電流Ｉ若しくは作動圧力差ΔＰ（Ｉ）に基づいて吸入圧力Ｐｓを演算することができる。
【００９９】
容量制御システムＡでは、圧力センサ４０３が、放熱器１４の入口に配置されていが、圧力センサ４０３は、冷凍サイクル１０の高圧領域の何れかの部位にて冷媒の圧力を検知すればよい。冷凍サイクル１０の高圧領域とは、吐出圧力領域に放熱器１４から膨張器１６の入口までの領域を加えた領域である。そしてこの場合、吐出圧力演算判定手段４０４は、圧力センサ４０３によって検知された高圧領域での冷媒の圧力（高圧圧力）を補正することにより、吐出圧力Ｐｄを演算すればよい。
【０１００】
また、容量制御システムＡでは、冷媒の圧力を検知するために圧力センサ４０３を用いたけれども、冷媒の圧力に関連する物理量を外部情報検知手段によって検知し、当該外部情報に基づいて吐出圧力Ｐｄを演算してもよい。
容量制御システムＡでは、容量制御弁３００の弁体３０４には、吐出圧力Ｐｄ及び吸入圧力Ｐｓが対抗するように作用するが、更にクランク圧力Ｐｃが作用してもよい。
【０１０１】
容量制御システムＡが適用された圧縮機１００は、クラッチレス圧縮機であったが、容量制御システムＡは、電磁クラッチを装着した圧縮機にも適用可能である。圧縮機１００は斜板式の往復動圧縮機であったけれども、揺動板式の往復動圧縮機であってもよい。揺動板式の圧縮機は、揺動板を揺動させるための要素を有し、斜板１０７及びこの要素をまとめて斜板要素という。圧縮機１００は、電動モータで駆動されるものであってもよい。
【０１０２】
更に、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。すなわち、弁体に吐出圧力Ｐｄ、吸入圧力Ｐｓ及びソレノイドの電磁力Ｆ（Ｉ）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が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、あらゆる可変容量圧縮機に適用可能である。
なお、制御圧力とは、往復動圧縮機の場合には、クランク室の圧力（クランク圧力Ｐｃ）である。
【０１０３】
容量制御システムＡに適用された圧縮機１００では、抽気通路１６２の流量を規制してクランク圧力Ｐｃを昇圧するために、抽気通路１６２に絞り要素として固定オリフィス１０３ｃを配置したが、絞り要素として、流量可変の絞りを用いてもよく、また、弁を配置して弁開度を調整してもよい。
容量制御システムＡでは、容量制御弁３００は、吐出室１４２とクランク室１０５との間を繋ぐ給気通路１６０に配置されていたけれども、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。
【０１０４】
容量制御システムＡが適用される冷凍サイクルでは、冷媒はＲ１３４ａや二酸化炭素に限定されず、その他の新冷媒を使用してもよい。つまり、容量制御システムＡは、従来野空調システムにも適用可能である。
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、冷凍サイクル全般に適用可能である。
【０１０５】
容量制御システムＡでは、圧縮機１００が危険な運転領域に入らないように、下限圧力Ｐ１及び上限圧力Ｐ２を設けて、吐出容量の増大を制限するものであったが、下限圧力Ｐ１のみを設定してもよい。即ち、空調制御ルーチンＳ１７と下限圧力制御ルーチンＳ１８のみを実行するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】一実施形態の容量制御システムを適用した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図である。
【図２】図１の圧縮機における容量制御弁の接続状態を説明するための図である。
【図３】図１の容量制御弁における制御電流Ｉと作動圧力差ΔＰとの関係を示すグラフである。
【図４】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である。
【図５】図４の容量制御システムにおける、圧力センサによって検知される検知圧力と吐出圧力演算手段によって演算される吐出圧力との関係を示すグラフである。
【図６】図４の容量制御システムにおける、ソレノイド駆動手段の概略構成を説明するためのブロック図である。
【図７】図４の容量制御システムが実行するメインルーチンを示す制御フローチャートである。
【図８】図７のメインルーチンに含まれる空調制御ルーチンの制御フローチャートである。
【図９】図７のメインルーチンに含まれるに下限圧力制御ルーチンの制御フローチャートである。
【図１０】図７のメインルーチンに含まれるに上限圧力制御ルーチンの制御フローチャートである。
【図１１】下限圧力及び上限圧力の設定方法の一例を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【０１０７】
３１６    ソレノイド
４０１  蒸発器目標出口空気温度設定器
４０２  温度センサ
４０３  圧力センサ（吐出圧力検知手段）
４０４  吐出圧力演算判定手段（吐出圧力検知手段）
４０５  制御信号演算手段（電流調整手段）
４０６  ソレノイド駆動手段（電流調整手段）
４０７  吸入圧力演算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005474284.tif 000010
【図９】
0005474284.tif 000011
【図１０】
0005474284.tif 000012
【図１１】
0005474284.tif 000013
【図４】
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