(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮器、減圧装置、蒸発器及び容量可変型圧縮機からなる冷媒循環回路を備えた空調装置であって、
前記圧縮機において圧縮動作の反作用として発生する負荷トルクを直接的又は間接的に検出する負荷トルク検出手段と、
前記負荷トルク以外の種々の外部情報を検知する外部情報検知手段と、
前記外部情報検知手段から提供される外部情報に基づいて負荷トルク目標値を決定すると共に、その負荷トルク目標値に前記負荷トルク検出手段によって検出された負荷トルクが近づくように前記圧縮機の吐出容量をフィードバック制御する制御装置とを備えたことを特徴とする空調装置。
【請求項２】
前記制御装置は、外部情報に基づいて通常時又は非常時の判定を行う機能を備え、非常時には前記フィードバック制御を中断して前記負荷トルク目標値にかかわらず負荷トルクを強制的に所定値にすべく圧縮機の吐出容量を制御することを特徴とする請求項１に記載の空調装置。
【請求項３】
前記所定値は、負荷トルクの最小値又は最大値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空調装置。
【請求項４】
前記外部情報検知手段は少なくとも、室内温度と相関性のある温度情報を得るための温度センサと、所望温度を設定するための温度設定器とを備えており、前記制御装置は、前記温度センサの検出温度と前記温度設定器の設定温度との比較結果に基づいて前記負荷トルク目標値を決定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空調装置。
【請求項５】
前記外部情報検知手段は少なくとも、車輌のアクセル開度を検知するアクセル開度センサを備え、前記制御装置は、少なくとも前記アクセル開度センサの検知アクセル開度に基づいて車輌が高負荷状態又は加速状態の非常時にあるか否かを判定すると共に、高負荷時又は加速時には前記フィードバック制御を中断して負荷トルクを強制的に最小化すべく圧縮機の吐出容量を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空調装置。
【請求項６】
前記外部情報検知手段は少なくとも、車輌のアクセル開度を検知するアクセル開度センサを備え、前記制御装置は、少なくとも前記アクセル開度センサの検知アクセル開度に基づいて車輌が空走・減速状態の非常時にあるか否かを判定すると共に、空走・減速時には前記フィードバック制御を中断して負荷トルクを強制的に最大化すべく圧縮機の吐出容量を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空調装置。
【請求項７】
前記制御装置は、非常時において一旦最小化又は最大化された負荷トルクを、予め定められた復帰パターンに従って最小化又は最大化する前の負荷トルク値に復帰させるべく圧縮機の吐出容量の戻し制御を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の空調装置。
【請求項８】
前記容量可変型圧縮機は、前記凝縮器とつながる吐出室と、前記蒸発器とつながる吸入室と、傾動可能なカムプレートを収容するクランク室と、前記吐出室、クランク室及び吸入室を巡る制御用冷媒ガスの移動経路に設けられ且つ外部からの通電制御によって作動する容量制御弁とを備え、前記制御装置は、前記容量制御弁に対する通電制御により該制御弁の開度を調節し、クランク室の内圧を制御して吐出容量を変更することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の空調装置。
【請求項９】
車輌用空調装置に組み込まれる容量可変型圧縮機における吐出容量の制御方法であって、
前記圧縮機の圧縮動作の反作用として発生する負荷トルクを直接的又は間接的に検出し、これを直接の制御指標とし、
車輌が通常運転モードにあるときには、前記負荷トルクが、室内温度と相関性のある物理量に基づいて決定される負荷トルク目標値に近づくように当該圧縮機の吐出容量をフィードバック制御し、
車輌が非常時運転モードにあるときには、前記フィードバック制御を中断して前記負荷トルクを強制的に所定値にすべく当該圧縮機の吐出容量を制御することを特徴とする容量可変型圧縮機の制御方法。
【請求項１０】
前記所定値は、負荷トルクの最小値又は最大値であることを特徴とする請求項９に記載の容量可変型圧縮機の制御方法。
【請求項１１】
前記圧縮機は容量制御弁の開度調節に基づくクランク室の内圧制御によって吐出容量を変化させるタイプであり、当該容量制御弁として、通電制御で開度調節可能な電磁制御弁を採用し、該電磁制御弁への通電制御によって圧縮機の吐出容量を制御することを特徴とする請求項９又は１０に記載の容量可変型圧縮機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝縮器、減圧装置、蒸発器及び容量可変型圧縮機からなる冷媒循環回路を備えた空調装置に関する。特に車輌用空調装置に組み込まれる容量可変型圧縮機における吐出容量の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に車輌用空調装置の冷房回路は、凝縮器、膨張弁（減圧装置）、蒸発器（エバポレータ）及び圧縮機を備えている。圧縮機は蒸発器からの冷媒ガスを吸入して圧縮し、その圧縮ガスを凝縮器に向けて吐出する。蒸発器は冷房回路を流れる冷媒と車室内空気との熱交換を行う。熱負荷又は冷房負荷の大きさに応じて、蒸発器周辺を通過する空気の熱量が蒸発器を流れる冷媒に伝達されるため、蒸発器の出口又は下流側での冷媒ガス圧力は冷房負荷の大きさを反映する。車載用の圧縮機として広く採用されている容量可変型斜板式圧縮機には、蒸発器の出口圧力（吸入圧Ｐｓという）を所定の目標値（設定圧という）に維持すべく動作する容量制御機構が組み込まれている。容量制御機構は、冷房負荷の大きさに見合った吐出容量となるように吸入圧Ｐｓを制御指標として圧縮機の吐出容量つまり斜板角度をフィードバック制御する。かかる容量制御機構の典型例は、内部制御弁と呼ばれる容量制御弁である。内部制御弁ではベローズやダイヤフラム等の感圧部材で吸入圧Ｐｓを感知し、感圧部材の変位動作を弁体の位置決めに利用して弁開度調節を行うことにより、斜板室（クランク室ともいう）の圧力を調節して斜板角度を決めている。
【０００３】
また、単一の設定圧しか持ち得ない単純な内部制御弁では細やかな空調制御要求に対応できないため、外部からの電気制御によって設定圧を変更可能な設定圧可変弁も存在する。設定圧可変弁は例えば、前述の内部制御弁に電磁ソレノイド等の電気的に付勢力調節可能なアクチュエータを付加し、内部制御弁の設定圧を決めている感圧部材に作用する機械的バネ力を外部制御によって増減変更することにより、設定圧の変更を実現するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
車載用圧縮機は一般に車輌エンジンから動力供給を受けて運転される。圧縮機はエンジン動力（又はトルク）を最も消費する補機の一つであり、エンジンにとって大きな負荷であることは間違いない。それ故、車輌用空調装置は、車輌の加速時や登坂走行時などエンジン動力を車輌の前進駆動に極力振り向けたい非常時には、圧縮機の吐出容量を最小化することで圧縮機に由来するエンジン負荷を低減するような制御（一時的な負荷低減措置としてのカット制御）を行うようにプログラムされている。前述の設定圧可変弁付き容量可変型圧縮機を用いた空調装置では、設定圧を通常の設定吸入圧よりも高い値に変更することで現吸入圧を新設定圧に比して低い値とすることにより、圧縮機の吐出容量を最小化する方向に誘導して実質的なカット制御を実現している。
【０００５】
ところが、設定圧可変弁付きの容量可変型圧縮機の動作を詳細に解析したところ、吸入圧Ｐｓを指標としたフィードバック制御を介在させる限り、目論見通りのカット制御（つまりエンジン負荷低減）が常に実現するわけではないということが判明した。
【０００６】
図１１のグラフは、吸入圧Ｐｓと圧縮機の吐出容量Ｖｃとの相関関係を概念的に表したものである。このグラフから分かるように、吸入圧Ｐｓと吐出容量Ｖｃとの相関曲線（特性線）は一種類ではなく、蒸発器での熱負荷の大きさに応じて複数の相関曲線が存在する。このため、ある圧力Ｐｓ１をフィードバック制御の目標値たる設定圧Ｐｓｅｔとして与えたとしても、熱負荷の状況によって制御弁の自律動作によって実現される実際の吐出容量には一定幅（例えばΔＶｃ）のばらつきが生じてしまう。例えば蒸発器の熱負荷が過大な場合には、設定圧Ｐｓｅｔを十分に高くしたつもりでも、実際の吐出容量Ｖｃはエンジンの負荷を低減するところまで落ちきらないという事態が生じ得る。つまり、Ｐｓに依拠した制御では、単に設定圧Ｐｓｅｔを高い値に設定変更しても、蒸発器での熱負荷の変化が追従してこなければ、即座に吐出容量を落とせないというジレンマがある。
【０００７】
蒸発器での熱負荷を反映する吸入圧Ｐｓに基づいて容量可変型圧縮機の吐出容量を調節する制御手法は、車外の寒暖の変化にかかわらず、人間の快適感を左右する室温の安定維持を図るという空調装置本来の目的を実現する上では極めて妥当な制御手法であった。しかし、上記カット制御にみられるように、空調装置本来の目的を一時的に放棄してでも、駆動源（エンジン）の事情を最優先して緊急避難的に迅速な吐出容量ダウンを実現するには、Ｐｓに依拠した制御では十分に対応できないというのが実状である。
【０００８】
本発明の目的は、蒸発器での熱負荷状況に影響されることなく、必要時には外部制御によって圧縮機の吐出容量を迅速に変更することができる空調装置を提供することにある。特に、室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と、緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させることができる容量可変型圧縮機の制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１〜８は、容量可変型圧縮機の吐出容量制御に従来とは異なる新手法を採用した空調装置に関するものである。請求項１はその特徴を端的に表す。即ち本発明は、凝縮器、減圧装置、蒸発器及び容量可変型圧縮機からなる冷媒循環回路を備えた空調装置であって、前記圧縮機において圧縮動作の反作用として発生する負荷トルクを直接的又は間接的に検出する負荷トルク検出手段と、前記負荷トルク以外の種々の外部情報を検知する外部情報検知手段と、前記外部情報検知手段から提供される外部情報に基づいて負荷トルク目標値を決定すると共に、その負荷トルク目標値に前記負荷トルク検出手段によって検出された負荷トルクが近づくように前記圧縮機の吐出容量をフィードバック制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
このように本件の空調装置では、圧縮機の運転時に発生する負荷トルクを直接の制御指標（又は制御パラメータ）とし、負荷トルク検出手段によって逐次検出される負荷トルクが、外部情報に基づいて制御装置によって演算された負荷トルク目標値に近づくように圧縮機の吐出容量（吐出能力）がフィードバック制御される。つまり、このフィードバック制御では、蒸発器における熱負荷状況を如実に反映する物理量（例えば吸入圧Ｐｓ）を直接の制御指標とせず、圧縮機の負荷トルクを如何なるレベルに維持するかという観点のみで圧縮機の容量制御が行われる。それ故、蒸発器における熱負荷状況に少しも影響されることなく、必要に応じて負荷トルクを短時間に急変させる緊急避難的な容量変更も可能となる。即ち、負荷トルクに基づくフィードバック制御によれば、通常時における室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と、非常時における緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させることが可能となる。
【００１１】
尚、請求項２及び３は、非常時における吐出容量制御の好ましい態様を限定したものである。請求項４は、通常時のフィードバック制御における負荷トルク目標値の好ましい決定手法を限定したものである。請求項５、６及び７は車輌用空調装置における非常時処理のあり方について言及したものである。請求項８は本発明を適用する場合の容量可変型圧縮機の好ましい態様を限定したものである。請求項２〜８に記載した事項の意味は、後述する「発明の実施の形態」の説明によって明らかとなる。
【００１２】
請求項９〜１１は、車輌用空調装置に組み込まれる容量可変型圧縮機における吐出容量の制御方法に関する。その技術的意義は、前述の空調装置と本質的に同じである。従って、請求項１〜８に記載した技術事項を適宜選択して請求項９、１０又は１１に付加することが許されるものと理解されるべきである。なお、「室内温度と相関性のある物理量」とは、例えば蒸発器によって熱を奪われた空気の吹出口における温度等を意味するが、温度ではなく圧力や日射量といった物理量であっても差し支えない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を車輌用空調装置に具体化した一実施形態を図１〜図１０を参照して説明する。図１に示すように車輌用空調装置の冷房回路（又は冷媒循環回路）は、容量可変型斜板式圧縮機と外部冷媒回路３０とを備えている。外部冷媒回路３０は例えば、凝縮器（コンデンサ）３１、減圧装置としての温度式膨張弁３２及び蒸発器（エバポレータ）３３を備えている。膨張弁３２の開度は、蒸発器３３の出口側又は下流側に設けられた感温筒３４の検知温度および蒸発圧力（蒸発器出口圧力）に基づいてフィードバック制御される。膨張弁３２は熱負荷に見合った液冷媒を蒸発器３３に供給して外部冷媒回路３０における冷媒流量を調節する。前記圧縮機は、外部冷媒回路の下流域から冷媒ガスを吸入して圧縮し、圧縮したガスを外部冷媒回路の上流域に吐出する。
【００１４】
図１に示すように容量可変型斜板式圧縮機は、シリンダブロック１と、その前端に接合されたフロントハウジング２と、シリンダブロック１の後端に弁形成体３を介して接合されたリヤハウジング４とを備えている。これら１，２，３及び４は、複数本の通しボルト１０（一本のみ図示）により相互に接合固定されて該圧縮機のハウジングを構成する。シリンダブロック１とフロントハウジング２とに囲まれた領域にはクランク室５が区画されている。クランク室５内には駆動軸６が前後一対のラジアル軸受け８Ａ，８Ｂによって回転可能に支持されている。シリンダブロック１の中央に形成された収容凹部内には、前方付勢バネ７及び後側スラスト軸受け９Ｂが配設されている。他方、クランク室５において駆動軸６上にはラグプレート１１が一体回転可能に固定され、ラグプレート１１とフロントハウジング２の内壁面との間には前側スラスト軸受け９Ａが配設されている。一体化された駆動軸６及びラグプレート１１は、バネ７で前方付勢された後側スラスト軸受け９Ｂと前側スラスト軸受け９Ａとによってスラスト方向（駆動軸軸線方向）に位置決めされている。
【００１５】
駆動軸６の前端部はフロントハウジング２の前部から外へ突出されている。駆動軸外周面とフロントハウジング前部の内周面との間には、軸封装置としてのシール部材２９が設けられている。シール部材２９は駆動軸６の前方を封止してクランク室５の気密性を保持する。シール部材２９よりも前方には、負荷トルク検出手段としての負荷トルク検出器６０が設けられている。この負荷トルク検出器６０の詳細については後ほど説明する。又、駆動軸６の前端部は、動力伝達機構ＰＴを介して外部駆動源としての車輌エンジンＥに作動連結されている。動力伝達機構ＰＴは、外部からの電気制御によって動力の伝達／遮断を選択可能なクラッチ機構（例えば電磁クラッチ）であってもよく、又は、そのようなクラッチ機構を持たない常時伝達型のクラッチレス機構（例えばベルト／プーリの組合せ）であってもよい。尚、この実施形態では説明の簡略化のため、クラッチレスタイプの動力伝達機構が採用されているものとして圧縮機制御の内容を後述する。
【００１６】
図１に示すように、クランク室５内にはカムプレートたる斜板１２が収容されている。斜板１２の中央部には挿通孔が貫設され、この挿通孔内に駆動軸６が配置されている。斜板１２は、連結案内機構としてのヒンジ機構１３を介してラグプレート１１及び駆動軸６に作動連結されている。ヒンジ機構１３は、ラグプレート１１のリヤ面から突設された二つの支持アーム１４（一つのみ図示）と、斜板１２のフロント面から突設された二本のガイドピン１５（一本のみ図示）とから構成されている。支持アーム１４とガイドピン１５との連係および斜板１２の中央挿通孔内での駆動軸６との接触により、斜板１２はラグプレート１１及び駆動軸６と同期回転可能であると共に駆動軸６の軸方向へのスライド移動を伴いながら駆動軸６に対し傾動可能となっている。なお、斜板１２は、駆動軸６を挟んで前記ヒンジ機構１３と反対側にカウンタウェイト部１２ａを有している。
【００１７】
ラグプレート１１と斜板１２との間において駆動軸６の周囲には傾角減少バネ１６が設けられている。このバネ１６は斜板１２をシリンダブロック１に接近する方向（即ち傾角減少方向）に付勢する。又、駆動軸６に固着された規制リング１８と斜板１２との間において駆動軸６の周囲には復帰バネ１７が設けられている。この復帰バネ１７は、斜板１２が大傾角状態（二点鎖線で示す）にあるときには駆動軸６に単に巻装されるのみで斜板その他の部材に対していかなる付勢作用も及ぼさないが、斜板１２が小傾角状態（実線で示す）に移行すると、前記規制リング１８と斜板１２との間で圧縮されて斜板１２をシリンダブロック１から離間する方向（即ち傾角増大方向）に付勢する。なお、斜板１２が圧縮機運転時に最小傾角θｍｉｎ（例えば１〜５°の範囲の角度）に達したときも、復帰バネ１７が縮みきらないようにバネ１７の自然長及び規制リング１８の位置が設定されている。
【００１８】
シリンダブロック１には、駆動軸６を取り囲んで複数のシリンダボア１ａ（一つのみ図示）が形成され、各シリンダボア１ａのリヤ側端は前記弁形成体３で閉塞されている。各シリンダボア１ａには片頭型のピストン２０が往復動可能に収容されており、各ボア１ａ内にはピストン２０の往復動に応じて体積変化する圧縮室が区画されている。各ピストン２０の前端部は一対のシュー１９を介して斜板１２の外周部に係留され、これらのシュー１９を介して各ピストン２０は斜板１２に作動連結されている。このため、斜板１２が駆動軸６と同期回転することで、斜板１２の回転運動がその傾角θに対応するストロークでのピストン２０の往復直線運動に変換される。
【００１９】
更に弁形成体３とリヤハウジング４との間には、中心域に位置する吸入室２１と、それを取り囲む吐出室２２とが区画形成されている。弁形成体３は、吸入弁形成板、ポート形成板、吐出弁形成板およびリテーナ形成板を重合してなるものである。この弁形成体３には各シリンダボア１ａに対応して、吸入ポート２３及び同ポート２３を開閉する吸入弁２４、並びに、吐出ポート２５及び同ポート２５を開閉する吐出弁２６が形成されている。吸入ポート２３を介して吸入室２１と各シリンダボア１ａとが連通され、吐出ポート２５を介して各シリンダボア１ａと吐出室２２とが連通される。そして、蒸発器３３の出口から吸入室２１（吸入圧Ｐｓの領域）に導かれた冷媒ガスは、各ピストン２０の上死点位置から下死点側への往動により吸入ポート２３及び吸入弁２４を介してシリンダボア１ａに吸入される。シリンダボア１ａに吸入された冷媒ガスは、ピストン２０の下死点位置から上死点側への復動により所定の圧力にまで圧縮され、吐出ポート２５及び吐出弁２６を介して吐出室２２（吐出圧Ｐｄの領域）に吐出される。吐出室２２の高圧冷媒は凝縮器３１に導かれる。
【００２０】
この圧縮機では、エンジンＥからの動力供給により駆動軸６が回転されると、それに伴い所定角度θに傾斜した斜板１２が回転する。その時の角度θは傾角と呼ばれ、一般に駆動軸６に直交する仮想平面と斜板１２とがなす角度として把握される。斜板の回転に伴って各ピストン２０が傾角θに対応したストロークで往復動され、前述のように各シリンダボア１ａでは、冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出が順次繰り返される。
【００２１】
斜板１２の傾角θは、斜板回転時の遠心力に起因する回転運動のモーメント、傾角減少バネ１６（及び復帰バネ１７）の付勢作用に起因するバネ力によるモーメント、ピストン２０の往復慣性力によるモーメント、ガス圧によるモーメント等の各種モーメントの相互バランスに基づいて決定される。ガス圧によるモーメントとは、シリンダボア内圧と、ピストン背圧にあたるクランク室５の内圧（クランク圧Ｐｃ）との相互関係に基づいて発生するモーメントであり、クランク圧Ｐｃに応じて傾角減少方向にも傾角増大方向にも作用する。この圧縮機では、後述する容量制御弁（電磁制御弁）４０を用いてクランク圧Ｐｃを調節し前記ガス圧によるモーメントを適宜変更することにより、斜板の傾角θを最小傾角θｍｉｎと最大傾角θｍａｘとの間の任意の角度に設定可能としている。なお、最大傾角θｍａｘは、斜板１２のカウンタウェイト部１２ａがラグプレート１１の規制部１１ａに当接することで規制される。他方、最小傾角θｍｉｎは、前記ガス圧によるモーメントが傾角減少方向にほぼ最大化した状態のもとでの傾角減少バネ１６と復帰バネ１７との付勢力バランスを支配的要因として決定される。
【００２２】
（クランク圧制御機構／斜板の傾角制御機構）
斜板１２の傾角制御に関与するクランク圧Ｐｃを制御するためのクランク圧制御機構は、図１及び図２に示す圧縮機ハウジング内に設けられた抽気通路２７及び給気通路２８並びに容量制御弁４０によって構成される。抽気通路２７は吸入室２１とクランク室５とを接続する。給気通路２８は吐出室２２とクランク室５とを接続し、給気通路２８の途中には容量制御弁４０が設けられている。この制御弁４０の開度を調節することで給気通路２８を介したクランク室５への高圧ガスの導入量と抽気通路２７を介したクランク室５からのガス導出量とのバランスが制御され、クランク圧Ｐｃが決定される。クランク圧Ｐｃの変更に応じて、ピストン２０を介してのクランク圧Ｐｃとシリンダボア１ａの内圧との差が変更され、斜板の傾角θが変更される結果、ピストンのストロークすなわち吐出容量が調節される。なお、給気通路２８及び抽気通路２７は、吐出室、クランク室及び吸入室を巡る制御用冷媒ガスの移動経路を提供する。
【００２３】
図２に示すように、容量制御弁４０は、上半部（入れ側弁部）４１と下半部（ソレノイド部）５１とからなる。入れ側弁部４１のバルブハウジングには、導入ポート４２、弁室４３、弁孔４４及び導出ポート４５が形成され、これら４２〜４５は給気通路２８の一部を構成する。弁室４３内には、弁孔４４に接離可能な弁体４６と、その弁体を弁孔を閉鎖する方向に付勢する閉鎖バネ４７とが設けられている。制御弁のソレノイド部５１は、固定鉄心５２、可動鉄心５３、両鉄心を跨ぐように配置されたコイル５４及び開放バネ５５を備えている。可動鉄心５３と弁体４６との間には両者を作動連結するロッド４８が設けられている。開放バネ５８は閉鎖バネ４７のバネ力を凌駕するバネ力を有しており、閉鎖バネ４７の作用にかかわらず、可動鉄心５３及びロッド４８を介して弁体４６を弁孔４４から離れる方向（開放方向）に付勢する。その一方で、外部からの通電制御によりコイル５４に電流が供給されてソレノイド部５１が励磁されると、両鉄心５２，５３間に吸引方向の電磁付勢力が生じる。この電磁付勢力は、開放バネ５５の付勢力と反対方向に作用する。従って、弁孔４４に対する弁体４６の位置（つまり制御弁４０の開度）は、閉鎖バネ４７及び前記電磁力による下向き付勢力と、開放バネ５５による上向き付勢力とのバランスに基づいて決定される。前記電磁力はコイル５４へのエネルギー供給量に応じて変化するため、コイル５４への通電制御に基づいて制御弁４０の開度を０％から１００％の範囲で任意調節することができる。なお、コイル５４への通電制御は、アナログ的な電流値制御、又は、通電時のデューティ比を適宜変化させるデューティ制御ないしＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）のいずれでもよい。本実施形態ではデューティ制御を採用する。なお、デューティ比Ｄｔを小さくすると弁開度が大きくなり、デューティ比Ｄｔを大きくすると弁開度が小さくなるように設計されている。
【００２４】
（負荷トルク検出器）
図１及び図３に示すように、シール部材２９よりも駆動軸６の先端側には、非接触式の負荷トルク検出器６０が配設されている。このトルク検出器６０は、駆動軸６の外周面に帯状に巻着された二つの磁性膜６１，６２、二つの一次コイル６３，６４、二つの二次コイル６５，６６、電圧印加回路６７、発振器６８及びアンプ（増幅回路）６９を備えている。磁性膜６１，６２の各々には、互いに平行な複数の斜め溝が形成されている。二つの一次コイル６３，６４はフロントハウジング２の前端円筒部の内周面上に取着されており、それぞれが前記一対の磁性膜と対向する。一次コイル６３，６４の各々には、電圧印加回路６７から所定電圧（Ｖ１，Ｖ２）が印加される。二次コイル６５，６６は、両一次コイルの反対側位置にてフロントハウジング２の前端円筒部の内周面上に取着されている。両二次コイルには発振器６８が接続され、発振器６８はアンプ６９を介して車輌用空調装置の制御装置７０に接続されている。なお、磁性膜６１，６２及びコイル６３〜６６は、負荷トルク検出器６０における駆動軸先端周辺の磁歪検出部を構成する。
【００２５】
外部駆動源Ｅによって駆動軸６が回転されるとき、圧縮動作の反作用として駆動軸６は回転方向と逆向きの反発負荷トルクを受ける。すると前記磁性膜６１，６２には、その負荷トルクの大きさに比例した磁歪みが発生する。その磁歪みは各一次コイルの印加電圧Ｖ１，Ｖ２の変化ΔＶ１，ΔＶ２を生じさせ、その電圧変化の合わさったもの（ΔＶ１＋ΔＶ２）が二次コイル６５，６６によって検出される。その結果、発振器６８からは、負荷トルクの大きさを反映した電圧変化に応じた周波数信号が出力される。換言すれば、負荷トルク検出器６０は、圧縮機の運転時に駆動軸６に作用する負荷トルクの大きさを検知すると共にその検知データを電気信号として出力する。
【００２６】
（制御体系）
車輌用空調装置は、該空調装置の全般的な制御を司る制御装置７０を備えている。図２に示すように、制御装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ及びＩ／Ｏを備えたコンピュータ類似の制御ユニットである。前記ＲＯＭには、後述する各種の制御プログラム（図４〜図９のフローチャート参照）や初期データが記憶されている。ＲＡＭは作業用の記憶領域を提供し、タイマはＣＰＵからの指令に基づき経過時間の計測およびＣＰＵへの時刻到達の告知を行う。Ｉ／Ｏは、複数の入出力端子を備えた制御装置７０の入出力インターフェイス回路である。Ｉ／Ｏの出力端子には駆動回路７１が接続されている。駆動回路７１は制御装置７０からの指令に基づき、制御弁４０のコイル５４に対してデューティ制御された駆動信号を出力する。
【００２７】
制御装置７０のＩ／Ｏの入力端子には少なくとも、前記負荷トルク検出器６０の他に、Ａ／Ｃスイッチ７２、温度設定器７３、温度センサ７４およびＥＣＵが接続されている。Ａ／Ｃスイッチ７２は車輌の乗員によって操作される空調装置のＯＮ／ＯＦＦ切替えスイッチであり、制御装置７０に対し空調装置のＯＮ／ＯＦＦ設定状況に関する情報を提供する。温度設定器７３は車輌の乗員によって操作される好ましい温度の設定器であり、制御装置７０に対し設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）に関する情報を提供する。温度センサ７４は前記蒸発器３３の近傍に設けられたセンサであり、蒸発器３３を通過することで冷却（即ち熱交換）された室内空気の温度を測定し、検出した温度Ｔｅ（ｔ）を室温情報として制御装置７０に提供する。負荷トルク検出器６０は、圧縮機の駆動軸６に作用する負荷トルクＴＱ（ｔ）に関する情報を制御装置７０に提供する。
【００２８】
ＥＣＵは車輌エンジン等の制御ユニットであり、車速センサ７５、エンジン回転数センサ７６及びスロットルセンサ（又はアクセル開度センサ）７７と接続されている。スロットルセンサ７７は、エンジンの吸気管路に設けられたスロットル弁の角度（又は開度）を検知するセンサであり、このスロットル弁角度（又は開度）は車輌の操縦者によるアクセルペダルの踏込量を反映する。換言すれば、制御装置７０はＥＣＵを介して車輌の運転状況に関する情報、即ち車速Ｖ、エンジン回転数ＮＥ、ＥＣＵによって翻訳されたアクセルペダルの踏込量つまりアクセル開度Ａｃ（ｔ）に関する情報を提供される。尚、各種センサ類７２，７３，７４，７５，７６，７７及びＥＣＵは外部情報検知手段を構成する。
【００２９】
制御装置７０は、外部情報検知手段から提供される外部情報に基づいて現在の状況を判断すると共に駆動回路７１から制御弁のソレノイドコイル５４に出力される駆動信号のデューティ比Ｄｔを演算する。そして、演算されたデューティ比Ｄｔでの駆動信号の出力を駆動回路７１に指令することにより、制御弁４０の開度をリアルタイムで任意調節し、クランク圧Ｐｃの迅速な変更しいてはピストンストローク（これは吐出容量であり負荷トルクでもある）の迅速な変更を実現する。以下に、圧縮機の容量又は負荷トルクの制御に関するフローチャート（図４〜図９）を参照して制御装置７０によるデューティ制御を詳細に説明する。尚、図４のチャートは、空調制御プログラムの幹となるメインルーチンを示す。図５〜図９のチャートは、前記メインルーチンにおいて所定の判定条件を満たしたときに実行される個々の処理のサブルーチンを示す。
【００３０】
（メインルーチン）
車輌のイグニションスイッチ（又はスタートスイッチ）がＯＮされると、ＥＣＵ及び制御装置７０には電力が供給され、これら制御ユニットは演算処理を開始する。制御装置７０は、図４のステップＳ４１（以下単に「Ｓ４１」という、他のステップも以下同様）において初導プログラムに従い各種の初期設定を行う。例えば、負荷トルク目標値ＴＱＴやデューテイ比Ｄｔに初期値又は暫定値を与える。ＴＱＴは、後ほど説明する負荷トルクＴＱ（ｔ）のフィードバック制御における目標値となるものである。Ｓ４１の初期設定後、処理は、Ｓ４２以下に示された状態監視及びデューティ比の内部演算処理へと進む。
【００３１】
Ｓ４２では、Ａ／Ｃスイッチ７２がＯＮされるまで該スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状況を監視する。スイッチ７２がＯＮされると、制御装置７０はＳ４３で、車輌が停止状態で且つエンジンＥがアイドルリング中か否かを判定する。具体的には車速Ｖがゼロで且つエンジン回転数ＮＥがノットゼロ（ｎｏｔ  ｚｅｒｏ）であるか否かを判定する。Ｓ４３判定がＮＯであれば非常時判定ルーチン（Ｓ４４〜Ｓ４７）へ進み、さもなくばアイドリング検査・調整ルーチンＲＦ６（図６参照）へ移行する。尚、車輌側での変速機（クラッチを含む）の動作により、車速Ｖがゼロより大きいがエンジン駆動力が駆動輪へ伝達されていない場合も、Ｓ４３でＹＥＳと判定される。サブルーチンＲＦ６での処理内容については後述する。
【００３２】
非常時判定ルーチンの第１判定ステップ（Ｓ４４）では、その時のアクセル開度Ａｃ（ｔ）が第１のアクセル開度判定値Ａｃ（Ｄ１）よりも大きいか否かを判定する。この判定は、アクセル開度Ａｃ（ｔ）が定速水平走行における通常のアクセル開度に比して過度に大きくなっているか否かを調べるものであり、例えば登坂走行のようなエンジンの高負荷状態を間接検出することを目的とする。それ故、前記第１の判定値Ａｃ（Ｄ１）は、例えば最大アクセル開度（１００％）又はその８割ないし９割という値に設定される。Ｓ４４判定がＹＥＳ、つまりエンジンが高負荷状態の場合には、高負荷時制御ルーチンＲＦ７（図７参照）へ移行する。サブルーチンＲＦ７での処理内容については後述する。
【００３３】
非常時判定ルーチンの第２判定ステップ（Ｓ４５）では、その時のアクセル開度Ａｃ（ｔ）が、前回判定時のアクセル開度Ａｃ（ｔ−１）に許容増加量αを加えた値よりも大きいか否かを判定する。この判定は、アクセル開度Ａｃ（ｔ）がＳ４５の処理に再び戻るまでの短時間のうちに許容増加量αを超えて増大しているか否かを調べるものであり、例えば追い越し加速のような車輌の加速時（少なくとも操縦者が急加速を欲していること）を間接検出することを目的とする。適切な許容増加量αを設定することで、アクセルペダル操作の揺らぎと意図的なペダルの追加踏込みとを区別することができる。Ｓ４５判定がＹＥＳ、つまり車輌加速要求有りの場合には、加速時制御ルーチンＲＦ８（図８参照）へ移行する。サブルーチンＲＦ８での処理内容については後述する。尚、Ｓ４５判定がＮＯの場合には、Ｓ４６で今回の判定対象とした現在のアクセル開度Ａｃ（ｔ）を、次回のＳ４５判定に備えて前回のアクセル開度Ａｃ（ｔ−１）として記憶する。
【００３４】
非常時判定ルーチンの第３判定ステップ（Ｓ４７）では、その時のアクセル開度Ａｃ（ｔ）が最小アクセル開度Ａｃ（ｍｉｎ）であるか否かを判定する。最小アクセル開度とはエンジンストールを回避可能なアクセル開度の最小値をいい、少なくとも操縦者がアクセルペダルを全く踏み込んでいないときにはアクセル開度は最小となる。即ち、この判定は、アクセルペダルが全く踏み込まれていない状態か否かを調べるものであり、例えば下り坂での空走状態とか減速走行状態を間接検出することを目的とする。Ｓ４７判定がＹＥＳ、つまり車輌が空走又は減速走行状態の場合には、空走・減速時制御ルーチンＲＦ９（図９参照）へ移行する。サブルーチンＲＦ９での処理内容については後述する。
【００３５】
Ｓ４７での判定がＮＯの場合、Ｓ４４，Ｓ４５及びＳ４７のいずれの監視項目にも該当しなかったことになる。換言すれば、車輌は、高負荷時、加速時および空走・減速時のいずれの状態にもなく通常運転状態（通常運転モード）にある。この「通常運転状態」とは、プログラム的には非常時判定ルーチンの監視項目に該当しない排他的な条件充足状態を意味するが、つまるところ車輌が平均的な運転モードで使用されていると合理的に推定できる状態を指す。Ｓ４７判定がＮＯの場合には、処理は通常制御ルーチンＲＦ５（図５参照）へ移行する。多くの場合、図４のメインルーチンでの処理は通常制御ルーチンＲＦ５での処理を経てＳ４２に復帰する。
【００３６】
（通常制御ルーチンＲＦ５）
図５の通常制御ルーチンＲＦ５は、まさに通常運転モードでの空調能力即ち圧縮機の吐出容量のフィードバック制御に関する手順を示す。ステップＳ５１〜Ｓ５４は、負荷トルク目標値ＴＱＴの見直し又は再設定に関する処理である。ステップＳ５５〜Ｓ５８は、圧縮機の駆動軸６に現に作用する負荷トルクＴＱ（ｔ）を目標値ＴＱＴ付近に収束させることを最終目標としたデューティ比Ｄｔのフィードバック制御（つまりはクランク圧Ｐｃ、吐出容量及び負荷トルクのフィードバック制御）に関する処理である。
【００３７】
Ｓ５１において制御装置７０は、温度センサ７４によって検出された蒸発器付近の温度Ｔｅ（ｔ）が温度設定器７３による設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）より大であるか否かを判定する。Ｓ５１判定がＮＯの場合、Ｓ５２において前記検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）より小であるか否かを判定する。Ｓ５２判定もＮＯの場合には、検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）に一致していることになるため、冷房能力の変化につながる負荷トルク目標値ＴＱＴの設定変更は必要がない。他方、Ｓ５１判定がＹＥＳの場合、蒸発器での熱負荷が大きいと予測されるため、Ｓ５３において負荷トルク目標値ＴＱＴを単位量ΔＴＱだけ増大させる。負荷トルクの増加は吐出容量の増加と基本的に表裏一体であり、目標値ＴＱＴの増大は冷房を強化する方向に空調制御を誘導することになる。又、Ｓ５２判定がＹＥＳの場合、蒸発器での熱負荷が小さいと予測されるため、Ｓ５４において負荷トルク目標値ＴＱＴを単位量ΔＴＱだけ減少させる。負荷トルクの減少は吐出容量の減少と基本的に表裏一体であり、目標値ＴＱＴの減少は冷房を弱める方向に空調制御を誘導することになる。このようにして負荷トルク目標値ＴＱＴの見直しが行なわれる。
【００３８】
続いて制御装置７０は、Ｓ５５において負荷トルク検出器６０によって検出された負荷トルクＴＱ（ｔ）が前記目標値ＴＱＴと許容幅Ｗとの和よりも大きいか否かを判定する。Ｓ５５判定がＮＯの場合には、Ｓ５６において負荷トルクＴＱ（ｔ）が前記目標値ＴＱＴと許容幅Ｗとの差よりも小さいか否かを判定する。Ｓ５５判定及びＳ５６判定が共にＮＯの場合には、現在の負荷トルクＴＱ（ｔ）は（ＴＱＴ−Ｗ）と（ＴＱＴ＋Ｗ）との間にある、即ちＴＱＴを中心とした許容幅２Ｗの範囲内に収まっていることになる。かかる場合は殊更にデューティ比Ｄｔを変更して負荷トルクしいては吐出容量を変更する必要性に乏しいので、制御装置７０は駆動回路７１にデューティ比Ｄｔの変更指令を発することなく、該ルーチンＲＦ５を離脱する。なお、前記許容幅Ｗの設定次第で負荷トルク制御の精度（又はハンチング振幅）を調節できることは言うまでもない。
【００３９】
Ｓ５５判定がＹＥＳの場合には、Ｓ５７において制御装置７０はデューティ比Ｄｔを単位量ΔＤだけ減少させ、その修正値（Ｄｔ−ΔＤ）へのデューティ比変更を駆動回路７１に指令する。すると、制御弁ソレノイド部の電磁力が若干弱まり、制御弁４０の開度が増大（給気通路２８の開度が増大）する。その結果、クランク圧Ｐｃが増大傾向となり、クランク圧Ｐｃとシリンダボア内圧とのピストンを介した差が大きくなって斜板１２が傾角減少方向に傾動し、圧縮機の状態は吐出容量が減少し負荷トルクも減少する方向に移行する。他方、Ｓ５６判定がＹＥＳの場合には、Ｓ５８において制御装置７０はデューティ比Ｄｔを単位量ΔＤだけ増大させ、その修正値（Ｄｔ＋ΔＤ）へのデューティ比変更を駆動回路７１に指令する。すると、制御弁ソレノイド部の電磁力が若干強まり、制御弁４０の開度が減少（給気通路２８の開度が減少）する。その結果、クランク圧Ｐｃが低下傾向となり、クランク圧Ｐｃとシリンダボア内圧とのピストンを介した差が小さくなって斜板１２が傾角増大方向に傾動し、圧縮機の状態は吐出容量が増大し負荷トルクも増大する方向に移行する。それ故、検出負荷トルクＴＱ（ｔ）が目標値ＴＱＴから大きくずれていたとしても、Ｓ５７及び／又はＳ５８でのデューティ比のフィードバック制御を経て、負荷トルクＴＱ（ｔ）が目標値ＴＱＴ付近に収束する。
【００４０】
図１０のタイムチャートは、Ｓ５３で目標値ＴＱＴを上方修正した場合におけるＳ５５〜Ｓ５８のフィードバック制御による負荷トルクＴＱ（ｔ）の経時変化を概念的に示す。図１０においてＴＱＴ（Ｏｌｄ）をＴＱＴ（Ｎｅｗ）に変更した後、負荷トルクＴＱ（ｔ）がＴＱＴ（Ｎｅｗ）付近にほぼ収束するまでの時間Ｔ１又はＴ２は非常に短い。これはフィードバック制御のパラメータとしてＰｓ等の熱負荷に影響される圧力要因を一切持ち込まず、制御弁開度のデューティ制御に対する応答性に優れる負荷トルクＴＱ（ｔ）を直接の制御対象としたことによる。かかる次第で、比較的短時間のうちに負荷トルクＴＱ（ｔ）は目標値ＴＱＴ付近に調節され、通常制御ルーチンＲＦ５での処理を終えることができる。
【００４１】
（アイドリング検査・調整ルーチンＲＦ６）
図４のＳ４３判定でＹＥＳの場合、制御装置７０は図６のアイドリング検査・調整ルーチンＲＦ６に示す一連の処理を実行する。ここでは文字どおり、アイドリング回転数の検査と必要に応じた回転数調整が行われる。まずＳ６１において制御装置７０は、ＥＣＵから提供されるエンジン回転数ＮＥがアイドリングの最小許容回転数ＩＤｍｉｎよりも小さいか否かを判定する。Ｓ６１判定がＮＯの場合、Ｓ６２においてエンジン回転数ＮＥがアイドリングの最大許容回転数ＩＤｍａｘよりも大きいか否かを判定する。Ｓ６１判定及びＳ６２判定が共にＮＯの場合には、エンジン回転数ＮＥはＩＤｍｉｎとＩＤｍａｘとの間の許容回転数範囲内にあることになり、何等のＤｔ変更も行わず処理をメインルーチンに戻す。
【００４２】
Ｓ６１判定がＹＥＳの場合には、アイドリング時の回転数ＮＥが異常に低くエンジンが不安定な状態にあることを意味する。それ故Ｓ６３において、デューティ比Ｄｔを最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）に設定変更して圧縮機負荷トルクが最小化する方向に誘導し、エンジン負荷の低下によって回転数ＮＥが増大するように仕向ける。他方、Ｓ６２判定がＹＥＳの場合には、アイドリング時の回転数ＮＥが異常に高いことを意味する。それ故Ｓ６４において、デューティ比Ｄｔを単位量ΔＤだけ増加して圧縮機負荷トルクを少しだけ増大させ、エンジン負荷の増加によって回転数ＮＥが低下する方向に誘導する。さすれば、エンジンと圧縮機との直接的作動連結にもかかわらず、エンジン回転数ＮＥの安定化が図られる。つまり、このルーチンＲＦ６は、起動直後で不安定なエンジンＥのアイドリングを圧縮機の負荷トルクを調節することで安定方向に導くことを狙ったものである。なお、Ｓ６４で修正されるデューティ比Ｄｔはその最大値Ｄｔ（ｍａｘ）を越えることはない。
【００４３】
（高負荷時制御ルーチンＲＦ７）
図４のＳ４４判定でＹＥＳの場合、制御装置７０は図７の高負荷時制御ルーチンＲＦ７に示す一連の処理を実行する。まずＳ７１（準備ステップ）において、現在のデューティ比Ｄｔを復帰目標値ＤｔＲとして記憶する。このＤｔＲは、後述するＳ７４でのデューティ比戻し制御における目標値となるものである。その後Ｓ７２において制御装置７０は、デューティ比Ｄｔを最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）に設定変更すると共に最小デューティ比Ｄｔ（ｍｉｎ）でのデューティ制御を駆動回路７１に指令する。Ｓ７３で、その時々のアクセル開度Ａｃ（ｔ）が第２のアクセル開度判定値Ａｃ（Ｄ２）よりも小さくなったか否かを判定する。第２の判定値Ａｃ（Ｄ２）は前記第１の判定値Ａｃ（Ｄ１）よりも小さな値であり、Ｓ７３の判定は、アクセル開度Ａｃ（ｔ）が大きい状態から小さな状態に移行したこと、つまりエンジンが高負荷状態から開放されたことを間接検出することを目的とする。なお、二つの異なる判定値を用いたのは、いわゆるヒステレシスな判定パターンを採用することで単一の判定値を用いた場合にみられる制御のハンチングを回避するためである。Ｓ７３判定がＮＯである限り、デューティ比Ｄｔは最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）のままであり、制御弁開度が最大でクランク圧Ｐｃが増大する。従って、エンジンが高負荷状態にある限り、圧縮機の吐出容量及び負荷トルクが最小状態に保たれて、エンジンの負担軽減が図られる。
【００４４】
エンジンが高負荷状態から開放された結果Ｓ７３判定がＹＥＳになると、Ｓ７４においてデューティ比の戻し制御が行われる。これは、一旦最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）にまで低下させたデューティ比Ｄｔを徐々に復帰目標値ＤｔＲ（即ちＲＦ７の処理に入る直前のデューティ比）に戻すためのＤｔ徐変制御である。Ｓ７４の枠内に示したグラフでは、Ｓ７３判定がＹＥＳとなったときが時点ｔ１である。そこからデューティ比Ｄｔは、所定時間（ｔ２−ｔ１）をかけてＤｔＲにまでほぼ直線的な復帰パターンを保つように戻される。この直線的パターンの傾きは、デューティ比Ｄｔの急激な復帰に起因した斜板傾角の急変による衝撃を生じさせないように設定されている。デューティ比Ｄｔが時点ｔ２で復帰目標値ＤｔＲに到達すると、サブルーチンＲＦ７の処理が終了し、処理がメインルーチンに戻される。
【００４５】
（加速時制御ルーチンＲＦ８）
図４のＳ４５判定でＹＥＳの場合、制御装置７０は図８の加速時制御ルーチンＲＦ８に示す一連の処理を実行する。まずＳ８１（準備ステップ）において、現在のデューティ比Ｄｔを復帰目標値ＤｔＲとして記憶する。ＤｔＲは、後述するＳ８７でのデューティ比戻し制御における目標値である。Ｓ８２において、その時の検出温度Ｔｅ（ｔ）を加速カット開始時の温度Ｔｅ（ＩＮＩ）として記憶する。そして制御装置７０は、Ｓ８３で内蔵タイマの計測動作をスタートさせ、Ｓ８４でデューティ比Ｄｔを最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）に設定変更すると共に最小デューティ比Ｄｔ（ｍｉｎ）でのデューティ制御を駆動回路７１に指令する。これにより、制御弁開度は最大（全開）となりクランク圧Ｐｃが増大する。Ｓ８５において、タイマによって計測された経過時間が予め定められた設定時間ＳＴを超えたか否かを判定する。Ｓ８５判定がＮＯである限り、デューティ比Ｄｔは最小値Ｄｔ（ｍｉｎ）に維持される。換言すれば、タイマースタートからの経過時間が少なくとも設定時間ＳＴを超えるまで制御弁開度は全開に保たれ、圧縮機の吐出容量及び負荷トルクが確実に最小化される。そして、加速時におけるエンジン負荷の低減（極小化）を少なくとも時間ＳＴだけは確実に達成する。一般に車輌の加速は一時的なものであるため設定時間ＳＴは短くてよい。
【００４６】
時間ＳＴの経過後、Ｓ８６において、そのときの検出温度Ｔｅ（ｔ）が、前記加速カット開始時温度Ｔｅ（ＩＮＩ）に許容増加温度βを加えた温度値よりも大きいか否かを判定する。この判定は、少なくとも時間ＳＴの経過により許容増加温度βを超えて温度Ｔｅ（ｔ）が増大したか否かを調べるものであり、冷房能力の復帰が直ちに必要であるか否かを判断することを目的とする。Ｓ８６判定がＹＥＳの場合には室温上昇の兆候がみられることを意味するので、その場合には、Ｓ８７においてデューティ比の戻し制御が行われる。この戻し制御の趣旨は、図７の場合同様、デューティ比Ｄｔを徐々に復帰目標値ＤｔＲに戻すことで斜板傾角の急変による衝撃を回避することにある。Ｓ８７の枠内に示したグラフによれば、Ｓ８６の判定がＹＥＳになったときが時点ｔ４であり、デューティ比Ｄｔが復帰目標値ＤｔＲに到達したときが時点ｔ５である。所定時間（ｔ５−ｔ４）をかけて直線的パターンのＤｔ復帰が実施される。尚、時間隔（ｔ４−ｔ３）は、前記設定時間ＳＴとＳ８６判定でＮＯを繰り返す時間との和に相当する。デューテイ比Ｄｔが目標値ＤｔＲに到達すると、サブルーチンＲＦ８の処理が終了し、処理がメインルーチンに戻される。
【００４７】
（空走・減速時制御ルーチンＲＦ９）
図４のＳ４７判定でＹＥＳの場合、制御装置７０は図９の空走・減速時制御ルーチンＲＦ９に示す一連の処理を実行する。まずＳ９１（準備ステップ）において、現在のデューティ比Ｄｔを復帰目標値ＤｔＲとして記憶する。このＤｔＲは後述するＳ９５でのデューティ比戻し制御における目標値である。その後Ｓ９２において制御装置７０は、デューティ比Ｄｔを最大値Ｄｔ（ｍａｘ）に設定変更すると共に最大デューティ比Ｄｔ（ｍａｘ）でのデューティ制御を駆動回路７１に指令する。Ｓ９３において、その時々の蒸発器近傍の検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）よりも大であるか否かを判定する。更にＳ９３判定がＹＥＳの場合には、Ｓ９４において、その時のアクセル開度Ａｃ（ｔ）が依然として最小開度Ａｃ（ｍｉｎ）であるか否かを判定する。そして、Ｓ９３判定及びＳ９４判定が共にＹＥＳである限り、デューティ比Ｄｔは最大値Ｄｔ（ｍａｘ）のままであり、制御弁開度が最小（つまり閉塞状態）となりクランク圧Ｐｃが減少する。従って、圧縮機の吐出容量及び負荷トルクが最大化され、空走又は減速時の運動エネルギーが圧縮機の駆動力として用いられる。つまりＳ９３→Ｓ９４→Ｓ９２の帰還サイクルは、電気自動車における回生制動に類似したエネルギー回収手法の考え方を空調システムに応用したものである。ルーチンＲＦ９の制御の目的は、エンジンＥにあまり負荷がかかっていない状況下で余剰の運動エネルギーを空調システムに導入し、室内からの熱除去に有効利用することにある。
【００４８】
Ｓ９３判定がＮＯ、つまり検出温度Ｔｅ（ｔ）が設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）以下の場合には、そもそも冷房が不要である。又、Ｓ９４判定がＮＯ、つまりアクセル開度が大きくなったときには、車輌は空走又は減速という状況にない。故に、これらの場合には、Ｓ９５においてデューティ比の戻し制御が行われる。この戻し制御の趣旨は、図７及び図８の場合同様、デューティ比Ｄｔを徐々に復帰目標値ＤｔＲに戻すことで斜板傾角の急変による衝撃を回避することにある。Ｓ９５の枠内に示したグラフによれば、Ｓ９３又はＳ９４の判定がＮＯになったときが時点ｔ６であり、デューティ比Ｄｔが復帰目標値ＤｔＲに到達したときが時点ｔ７である。所定時間（ｔ７−ｔ６）をかけて直線的パターンのＤｔ復帰が実施される。Ｄｔが目標値ＤｔＲに到達すると、サブルーチンＲＦ９の処理が終了し、処理がメインルーチンに戻される。
【００４９】
（効果）本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
○  本実施形態では、室内又は蒸発器での熱負荷の大きさに影響される吸入圧Ｐｓを容量制御弁４０の開度制御（つまりは圧縮機の吐出容量制御）の指標とすることなく、圧縮機の駆動軸６に作用する負荷トルクＴＱ（ｔ）を直接の制御対象として圧縮機吐出容量のフィードバック制御を実現している。このため、蒸発器での熱負荷状況に影響されることなく、エンジン側の事情を優先すべき非常時には外部制御によって即座に吐出容量を減少又は増大させることができる。それ故に、加速時等におけるカット制御の応答性やカット制御の信頼性及び安定性に優れている。
【００５０】
○  通常時においても、検出温度Ｔｅ（ｔ）及び設定温度Ｔｅ（ｓｅｔ）に基づく負荷トルク目標値ＴＱＴの自動修正（図５のＳ５１〜Ｓ５４）を伴う、負荷トルクＴＱ（ｔ）を指標とした吐出容量のフィードバック制御により、人間の快適感を満たすという空調装置本来の目的を十分に達成することができる。つまり本実施形態によれば、通常時における室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と、非常時における緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させることができる。
【００５１】
〇  負荷トルクＴＱ（ｔ）を指標としたフィードバック制御系とすることにより、Ｓ７４、Ｓ８７及びＳ９５におけるデューティ比の戻し制御のパターンを、思い描いた通りの復帰パターン（本実施形態では直線的パターン）にすることができる。ちなみに、従来のＰｓに依拠した制御手法では、圧縮機の負荷トルクＴＱ（ｔ）の時間的変化をコントロールすることが困難で、最小容量から比例直線的に吐出容量を徐々に引き上げるということは事実上できなかった。
【００５２】
〇  本件空調装置においてクランク圧Ｐｃの調節に用いる制御弁４０は、少なくともベローズ等の感圧部材を必要とせず、その意味で従来の設定圧可変弁に比べて製造コストを低くできる。
【００５３】
（変更例）本発明の実施形態を以下のように変更してもよい。
○  負荷トルク検出器は非接触式である必要はなく、接触式の歪ゲージであってもよい。
【００５４】
〇  前記負荷トルク検出器６０は駆動軸６に作用する負荷トルクを検出するものであるが、圧縮機の他部位に作用する機械的歪み（又は応力集中）から負荷トルクを検出するようにしてもよい。例えば、エンジンルーム内に圧縮機を取り付けるための部品（俗に取付足と呼ばれる）や通しボルト１０（図１参照）に作用する歪みを検知するセンサを負荷トルク検出器として利用してもよい。
【００５５】
〇  前記実施形態のクランク圧制御機構は、給気通路２８の途中に（入れ側）制御弁４０を配設する入れ側制御方式を採用しているが、抽気通路２７の途中に（抜き側）制御弁を配設する抜き側制御方式であってもよい。又は、三方弁型の制御弁を用いて入れ側制御と抜き側制御の双方を実現する複合制御方式を採用してもよい。
【００５６】
〇  本件で用いる容量制御弁は、外部制御によって連続的に弁開度を変更可能なものでなくともよく、外部制御によって弁の開閉タイミングを変更可能なものであってもよい。
【００５７】
○  図１及び図３に示した負荷トルク検出器６０における駆動軸先端周辺の磁歪検出部（６１〜６６）を図１２又は図１３に示すような磁歪検出部で置換してもよい。図１２の磁歪検出部は、駆動軸６の外周面の磁性膜（「磁歪環」と呼ぶ）８１と、集磁ヨーク８２と、検出コイル８３とを備えてなる。磁歪環８１は所定厚（例えば１ｍｍ）と、駆動軸６の長さ方向に沿った所定幅（例えば３０ｍｍ以上）を持ち、駆動軸６に対して帯状に巻着されている。圧縮機運転時の反発負荷トルクに起因する磁歪みの検出精度を高めるために、磁歪環８１の表面に斜め溝８１ａを形成することは好ましいが、この斜め溝８１ａは必須ではない。金属製の集磁ヨーク８２は磁歪環８１を取り囲むように設けられている。集磁ヨーク８２の支持には、図１のコイル６３〜６６と同様、フロントハウジング２の前端円筒部が利用される。集磁ヨーク８２は断面コ字状をなしており、その内部には検出コイル８３が保持されている。検出コイル８３は図３の二次コイル６５，６６に相当する。ヨーク８２及びコイル８３は共に磁歪環８１とは非接触である。また、図１３（Ａ）の磁歪検出部は、図１２と同様の磁歪環８１（但し斜め溝８１ａは持たず）と、磁気センサ８４とからなる。磁歪環８１と磁気センサ８４とは非接触である。磁気センサ８４は、好ましくは図１３（Ｂ）に示すようなクロスヘッド型のピックアップデバイスである。クロスヘッド型ピックアップを用いれば、磁歪みの要求検出精度次第で前記磁歪環８１を省略することもできる。図１２又は図１３のいずれの磁歪検出部でも、圧縮動作の反作用たる反発負荷トルクに起因して駆動軸６及び磁歪環８１に捩じれが生じると、磁歪環８１の捩じれの程度に応じて磁歪みが発生し、それが検出コイル８３又は磁気センサ８４での電圧（又は電流）の変化を誘発する。反発負荷トルクの大きさと誘導電圧の大きさとの間には相関関係があるため、かかる磁歪検出部を用いて反発負荷トルクの大きさを検出できる。
【００５８】
（前記各請求項に記載した以外の技術的思想のポイント）
請求項１において、前記負荷トルク検出手段は、前記圧縮機の駆動軸に作用する反発負荷トルクを検出する負荷トルク検出器であること。特に負荷トルク検出器は、クロスヘッド型ピックアップデバイスを備えた磁歪検出部を有すること。かかる負荷トルク検出器によれば、圧縮機における負荷の大きさを正確に実測することができる。
【００５９】
請求項４において、前記温度センサは、前記蒸発器の近傍に設けられて該蒸発器を通過してくる空気の温度を検出するセンサであること。
請求項８において、前記容量制御弁は、吸入圧Ｐｓに影響されることなく外部からの通電制御のみによって弁開度調節可能な制御弁であること。
【００６０】
請求項８において、前記容量制御弁は、吐出室とクランク室とを結ぶ給気通路に設けられていること。この構成によれば、制御弁はいわゆる入れ側制御弁となり、特にクランク圧Ｐｃを昇圧する方向、つまり吐出容量を減ずる方向の制御性が向上する。この構成は前述のようなカット制御に適している。
【００６１】
請求項１１において、前記電磁制御弁は、圧力に影響されることなく通電制御のみで一義的に開度調節可能な制御弁であること。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、蒸発器での熱負荷状況に影響されることなく、必要時には外部制御によって圧縮機の吐出容量を迅速に変更することが可能となる。また、通常時における室温の安定維持を図るための圧縮機の吐出容量制御と、非常時における緊急避難的な吐出容量の迅速な変更とを両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】容量可変型斜板式圧縮機の断面図。
【図２】容量制御弁の拡大断面とその制御体系を示すブロック図。
【図３】負荷トルク検出器の概要を示す回路図。
【図４】容量又は負荷トルク制御のメインルーチンのフローチャート。
【図５】通常制御ルーチンのフローチャート。
【図６】アイドリング検査・調整ルーチンのフローチャート。
【図７】高負荷時制御ルーチンのフローチャート。
【図８】加速時制御ルーチンのフローチャート。
【図９】空走・減速時制御ルーチンのフローチャート。
【図１０】負荷トルク制御の経時変化の一例を示すグラフ。
【図１１】従来技術における吸入圧と吐出容量との相関関係を概念的に示すグラフ。
【図１２】負荷トルク検出器の磁歪検出部の別例を示す斜視図。
【図１３】負荷トルク検出器の磁歪検出部の別例を示し、（Ａ）は全体斜視図、（Ｂ）はクロスヘッド型ピックアップデバイスの概要を示す斜視図。
【符号の説明】
５…クランク室、１２…斜板（カムプレート）、２１…吸入室、２２…吐出室、３１…凝縮器、３２…膨張弁（減圧装置）、３３…蒸発器、４０…容量制御弁（電磁制御弁）、６０…負荷トルク検出器（負荷トルク検出手段）、７０…制御装置、７２…Ａ／Ｃスイッチ、７３…温度設定器、７４…温度センサ、７５…車速センサ、７６…エンジン回転数センサ、７７…スロットルセンサ（アクセル開度センサ）、ＥＣＵ…エンジン制御ユニット（７２〜７７及びＥＣＵは外部情報検知手段を構成する）、ＤｔＲ…復帰目標値（最小化又は最大化する前の負荷トルク値に相当する）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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