(57)【要約】【課題】  クラッチのＯＦＦ時に異音が発生することを防止する可変容量圧縮機を提供する。【解決手段】  クラッチＣＬの遮断動作を開始する前からクラッチＣＬが遮断動作を完了して実際に動力伝達を停止するまで所定時間、クランク室内の圧力を高める。これにより、駆動軸１０が停止する際、斜板傾斜角が小さくなる側に圧力を受けることで、斜板およびピストンがフルストローク側に急激に移動することがなくなり、異音の発生が防止される。【選択図】      図２
2006329049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダボア（３）と、各シリンダボア（３）にスライド自在に収容されたピストン（２９）と、前記シリンダボア（３）と前記ピストン（２９）の前面側で吸入弁を介して連通する吸入室（７）と、前記シリンダボア（３）と前記ピストン（２９）の前面側で吐出弁を介して連通する吐出室（８）と、前記ピストン（２９）の背面側のクランク室（５）と、前記クランク室（５）内に回転自在に設けられた駆動軸（５）と、前記駆動軸（５）と駆動源（Ｅｎ）との連結を接続または遮断するクラッチ（ＣＬ）と、前記クランク室（５）および前記吸入室（７）を連通する抽気通路（３１）と、前記クランク室（５）および前記吐出室（８）を連通する給気通路（３２）と、前記抽気通路（３１）または前記給気通路（３２）のいずれか一方を開閉して前記クランク室（５）の圧力を調整するコントロールバルブ（３３）と、を備えた可変容量圧縮機（１）であって、
前記コントロールバルブ（３３）を制御する制御部（４８）は、前記クラッチ（ＣＬ）の連結状態から遮断になる直前から遮断になるまでの所定時間、前記クランク室（５）の圧力を高くするように前記コントロールバルブ（３３）を制御することを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載の可変容量圧縮機（１）であって、
前記制御部（４８）は、エアコンの停止指令を検出した後、前記クラッチ（ＣＬ）が遮断動作を完了して実際に動力伝達を停止するまでのタイムラグを利用して、前記クランク室（５）の圧力を高くする制御を行なうことを特徴する可変容量圧縮機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランク室内の圧力によって容量制御可能な可変容量圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に示す従来の可変容量圧縮機５０は、クランク室５１および複数のシリンダボア５２を形成するケーシング５３と、このケーシング５３の後端面に接合され吸入室５４および吐出室５５を形成するリアハウジング５６と、図示しないクラッチを介して動力が伝達され、ケーシング５３により回転自在に支持される駆動軸５７と、ケーシング５３内に収容され、駆動軸５７により回転駆動されるとともに傾動可能な斜板５８と、この斜板５８に連結され、シリンダボア５２内で往復動することにより低圧冷媒ガスを吸入して高圧冷媒ガスを吐出するピストン５９と、クランク室５１内の圧力を調整することにより斜板５８の傾き角を制御するコントロールバルブ６０と、を備えている。
【０００３】
クランク室５１内には、駆動軸５７に固設したドライブプレート６１と、駆動軸５７に摺動自在に嵌装した図示しないスリーブと、このスリーブに揺動自在に連結されるとともにピン６２を介してドライブプレート６１に連結され、斜板５８を回転自在に支持するジャーナル６３とが収容されている。ドライブプレート６１とスリーブとの間には斜板５８を傾き角が小さくなる方向（図５の右方向）に付勢する第１のリターンスプリング６４が介在し、一方、ケーシング５３の後端側とスリーブとの間には斜板５８を傾き角が大きくなる方向（図５の左方向）に付勢する第２のリターンスプリング６５が介在している。
【０００４】
このような従来の可変容量圧縮機５０では、駆動軸５７の駆動によりピストン５９がシリンダボア５２内で往復動して、吸入室５４よりシリンダボア５２内へ吸入した低圧冷媒ガスを圧縮した後、吐出室５５へ高圧冷媒ガスを吐出する。その際、各ピストン５９の背面を押すクランク室圧力Ｐｃおよび第１のリターンスプリング６４の押圧力により斜板５８を傾き角が小さくなる方向（図５の右方向）に付勢し、その反対に、各ピストン５９の先端面を押す吸入側圧力Ｐｓおよび第２のリターンスプリング６５の押圧力により斜板５８を傾き角が大きくなる方向（図５の左方向）に付勢するので、これら付勢力のバランスの取れた位置で平衡状態となる。そこで、コントロールバルブ６０により吐出室５５からクランク室５１に向けて流れる冷媒ガス量を制御することでクランク室５１内の圧力Ｐｃを制御することにより、斜板５８の傾き角を決定して圧縮機５０の吐出容量を変えるようになっている。
【０００５】
例えば、最大冷房時、すなわち外気温が高く低速で走行するときなど、エバポレータ内を通過する冷媒に対して熱量が多い場合には、コントロールバルブ６０によりクランク室５１内の圧力Ｐｃを吸入側へ逃がすため、クランク室５１の圧力Ｐｃは吸入圧力Ｐｓとほぼ同等になる。その結果、斜板５８は傾き角が大きくなる方向に傾動して最大傾度でジャーナル６３がストッパにより規制される。
【０００６】
一方、容量制御時、すなわち外気温が低く高速で走行するときなど、エバポレータ内を通過する冷媒に対して熱量が少ない場合には、コントロールバルブ６０により吐出側圧力Ｐｄをクランク室５１に導入するため、クランク室５１の圧力Ｐｃは吐出側圧力Ｐｄに近づく。その結果、斜板５８は傾き角が小さくなる方向に傾動して、冷媒ガスの吐出量が減少して吸入圧力が上昇する。その結果、斜板５８は圧力のバランスの取れた位置で平衡状態となり、圧縮機５０は容量制御を行なう。
【０００７】
しかしながら、このような従来の可変容量圧縮機５０にあっては、斜板５８が最大傾斜角の近傍にあるときに、駆動軸５７に動力を伝達するクラッチをＯＦＦして駆動軸５７の回転が停止すると、回転モーメントの開放と各ピストン５９の先端面からの圧縮反力の影響により、図５の左方向に移動してジャーナル６３がストッパに急激に突き当たって異音が発生するという問題がある。なお、斜板５８の傾き角が小さいときには圧縮機５０内の圧縮圧力が小さく、斜板５８が傾く方向へ大きく反発することがないので、上記の異音の発生はない。
【０００８】
この種の従来技術に関連するものとして、例えば特許文献１では、エアコンスイッチをＯＮした状態でイグニッションスイッチをＯＦＦした時に、マグネットクラッチをＯＦＦするタイミングを一定時間遅延させることにより、圧縮機ＯＦＦ時の異音発生を防止することを提案している。
【特許文献１】特開平１０−２７８５６５号公報（段落番号００１８〜００２２、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述した従来技術では、エアコンスイッチをＯＮした状態でイグニッションスイッチをＯＦＦした時にイグニッションから独立した電源、例えばバッテリ直結の別電源が必要であり、コストが増大するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記のような従来技術を考慮してなされたもので、イグニッションから独立した別電源を要せずに、クラッチの遮断時に異音が発生することを防止できる可変容量圧縮機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数のシリンダボアと、各シリンダボアにスライド自在に収容されたピストンと、前記シリンダボアと前記ピストンの前面側で吸入弁を介して連通する吸入室と、前記シリンダボアと前記ピストンの前面側で吐出弁を介して連通する吐出室と、前記ピストンの背面側のクランク室と、前記クランク室内に回転自在に設けられた駆動軸と、前記駆動軸と駆動源との連結を接続または遮断するクラッチと、前記クランク室および前記吸入室を連通する抽気通路と、前記クランク室および前記吐出室を連通する給気通路と、前記抽気通路または前記給気通路のいずれか一方を開閉して前記クランク室の圧力を調整するコントロールバルブと、を備えた可変容量圧縮機であって、前記コントロールバルブを制御する制御部は、前記クラッチの連結状態から遮断になる直前から遮断になるまでの所定時間、前記クランク室の圧力を高くするように前記コントロールバルブを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、クラッチが連結して駆動軸へ動力を伝達している状態からクラッチを遮断する場合、クラッチが実際に遮断する前に所定時間、クランク室内の圧力を高めるため、斜板およびピストンなどがフルストローク側から離れる側に圧力を受ける。そのため、クラッチの遮断時に斜板やピストンなどがフルストローク側に急激に移動して衝突音が発生してしまうことを防止できる。その際、イグニッションから独立した別電源は不要である。したがって、コストが余分に掛かることなく、かつ冷房中のエアコンを停止する際に可変容量圧縮機内で異音が発生することなく、低騒音化を図ることができる可変容量圧縮機が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る可変容量圧縮機の詳細を図に基づいて説明する。
【００１４】
図１に示す本実施形態の可変容量圧縮機１は、クランク室５および複数のシリンダボア３を形成するケーシング２と、このケーシング２の後端面にバルブプレート９を介して接合され吸入室７および吐出室８を形成するリアハウジング６と、を備える。ケーシング２の一部はフロントハウジング４として分割可能である。
【００１５】
バルブプレート９は、シリンダボア３と吸入室７とを連通する図示せぬ吸入孔と、シリンダボア３と吐出室８とを連通する吐出孔１２と、を備える。バルブプレート９のケーシング２側には、吸入孔を開閉する図示せぬリード弁を有する金属製の吸入弁板１３が設けられ、一方、バルブプレート９のリアハウジング６側には、吐出孔１２を開閉する図示せぬリード弁を有する金属製の吐出弁板１４と、該吐出弁板１４を保持するとともにそのリード弁の開限を規制するリテーナ１５と、が設けられている。これらバルブプレート９と吐出弁板１４とリテーナ１５とは、リベットＲによって固定締結されて一体となっている。
【００１６】
ケーシング２の中心部には、ベアリング１７、３７、１８を介して駆動軸１０を回転自在に支持するシャフト支持孔１９，２０が設けられ、これによりケーシング２内のクランク室５内で駆動軸１０が回転自在になっている。
【００１７】
駆動軸１０は、クラッチＣＬを介して駆動源（この例では車両のエンジンＥｎ）からの動力が伝達されるようになっており、クラッチＣＬをＯＮ（接続）すると駆動軸１０が回転し、クラッチＣＬをＯＦＦ（遮断）すると駆動軸１０の回転が停止する。
【００１８】
クランク室５内には、上述の駆動軸１０に固設されたドライブプレート２１と、駆動軸１０に軸方向（図１中Ｘ方向およびＹ方向）に沿って摺動自在に装着された略球状のスリーブ２２と、このスリーブ２２に傾動自在に連結されたジャーナル２４と、このジャーナル２４のボス部２５に固定された斜板２６と、が設けられている。
【００１９】
ドライブプレート２１とジャーナル２４とは駆動軸１０の回転方向に向けて重なり合うように配置されており、これにより駆動軸１０に固定されたドライブプレート２１が回転すると、ジャーナル２４に固定された斜板２６が回転するようになっている。また、ドライブプレート２１とジャーナル２４とは、そのヒンジアーム２１ｈ、２４ｈを弧状の長孔２７とピン２８とを介して連結されており、長孔２７に沿って斜板２６の傾斜角の変更が可能となっている。なお、斜板２６の最大傾斜角は、ケーシング２に設けられたストッパ３７により規制されている。
【００２０】
斜板２６は、該斜板２６の外周縁部を挟んだ一対のシュー３０を介して、各シリンダボア３に収容されたピストン２９と連結されていて、斜板２６が駆動軸１０まわりに回転するとピストン２９が往復動する。圧縮機１の基本機能は、このピストン２９の往復動により、吸入室７→バルブプレート９の吸入孔→シリンダボア３内へと吸入した冷媒を圧縮し、シリンダボア３→バルブプレート９の吐出孔→吐出室８と吐出するものである。
【００２１】
圧縮機１の吐出容量は、ピストン２９の往復動ストローク、言い換えると斜板２６の傾斜角に依存する。斜板２６の傾斜角が大きければピストンストロークが大きく、斜板２６の傾斜角が小さければピストンストロークが小さくなる。
【００２２】
この斜板２６の傾斜角は、ピストン２９の前面圧である吸入室７の圧力Ｐｓと、ピストン２９の背面圧であるクランク室５の圧力Ｐｃと、のバランスで決まる。例えば、クランク室５の圧力を吸入室７によりも高くすれば、スリーブ２２がシリンダボア３側へ向けて（図１中右方向に向けて）移動しつつ斜板２６の傾斜角が小さくなりピストンストロークが小さくなる。一方、クランク室５の圧力を吸入室７と均衡させれば、スリーブ２２がシリンダボア３とは離れる方向に向けて（図１中左方向に向けて）移動しつつ斜板２６の傾斜角が大きくなりピストンストロークが大きくなる。なお、ドライブプレート２１とスリーブ２２との間には斜板２６を傾き角が小さくなる方向（図１の右方向）に押圧する第１のリターンスプリング３４が介在し、一方、駆動軸１０の後端側に固定したリテーナリング３５とスリーブ２２との間には斜板２６を傾き角が大きくなる方向（図１の左方向）に押圧する第２のリターンスプリング３６が介在している。
【００２３】
以上のように吐出容量を可変とするために、本実施形態の圧縮機１は、クランク室５と吸入室７とを常時連通する抽気通路３１（図１中矢示）と、クランク室５と吐出室８とを連通する給気通路３２（図１中矢示）と、この給気通路３２の途中に設けられ且つ給気通路３２を開閉するコントロールバルブ（ＥＣＶ）３３と、コントロールバルブ３３を制御する制御部４８と、を備える圧力制御機構を備えている。コントロールバルブ３３により、給気通路３２を開閉することで吐出室８からクランク室５へ流れる冷媒ガス量を調整してクランク室５を調整し、これによりピストンストロークを変化させて圧縮機１の吐出容量を変えることができるようになっている。なお、抽気通路３１は、クランク室５内の冷媒ガスを吸入室７へ常時帰還させる通路である。
【００２４】
コントロールバルブ３３は、リアハウジング６内に配置され且つ内部に前記給気通路３２の一部を有するハウジング４０と、該ハウジング４０内で往復移動自在に配置された可動体４１と、を備える。
【００２５】
図２はコントロールバルブ３３の概略図を示す。
【００２６】
図２に示すように、可動体４１は、ロッド４１ａと、給気通路３２内に配置され且つ弁口３２ａを有する弁座３２ｂに対するリフト量によって吐出室８からクランク室５への冷媒流量を調整する弁体としてのボール弁４２と、コンプレッサ吸入側圧力Ｐｓが作用されたダイヤフラム４３と、セットバネ４４のバネ力が作用されたバネ受け部４５と、可動鉄心４６ａと、を一体に備える。そして、電磁コイル４６ｂの通電によって発生する電磁力により、可動鉄心４６ａが移動することでボール弁４２のリフト量が調整されるようになっている。
【００２７】
このコントロールバルブ３３は、制御部４８から出力されたデューティ信号に応じて、可変容量圧縮機１の吐出量を制御する。具体的にはコントロールバルブ３３の電磁コイル４６ｂに、制御部４８からの制御パルス信号のデューティ比による通電が行われる。これにより、デューティ比に比例する電磁力が可動体４１に作用して、ボール弁４２のリフト量が可変され、ボール弁４２のリフト量によって斜板２６の傾斜角が可変される。以上のように、制御部４８からの制御パルス信号のデューティ比によって可変容量圧縮機１の冷媒の吐出量が制御される。
【００２８】
本実施形態では、電磁コイル４６ｂの通電がない状態（デューティ比０％）つまり電磁コイル４６ｂが消磁した状態で、セットバネ４４の付勢により可動体４１及びボール弁４２が押し上げられて給気通路３２（つまり給気通路３２の弁口３２ａ）が開く。すると、クランク室５は給気通路３２を介して吐出室８と連通し、クランク室圧力Ｐｃが吐出側圧力Ｐｄと同等となり、クランク室圧力Ｐｃおよび吸入側圧力Ｐｓの圧力差が大きくなるので、斜板２６が最小傾き角まで戻り、ピストンストロークが最小（最小容量）となる。
【００２９】
一方、例えばデューティ比１００％では、電磁コイル４６ｂの励磁により可動体４１及びボール弁４２が押し下げられ給気通路３２（つまり給気通路３２の弁口３２ａ）が全閉となる。このとき、クランク室５と吸入室７とが抽気通路３１を介して常時連通しているので、クランク室圧力Ｐｃが吸入側圧力Ｐｓと同等となり、これらの圧力差が少なくなることから、斜板２６が最大傾き角まで傾いてピストンストロークが最大（最大容量）となる。
【００３０】
図３は、エアコン（ＡＣ）ＯＦＦ時の制御部４８のデューティー制御のタイムチャートを示すものである。
【００３１】
この実施形態にあっては、図３に示すように時間Ｔ１でエアコンの操作スイッチがＯＦＦされて図示せぬエアコンコントロール部からエアコン停止指令（ＯＦＦ信号）が出力されると、制御部４８は前記停止指令およびクラッチＣＬのＯＦＦ信号を受信して、時間Ｔ２（すなわちクラッチＣＬの遮断動作を開始する直前）にてコントロールバルブ３３に制御パルス信号を送り、デューティ比を０％とする。次いで、時間Ｔ３にて上記のエアコン停止指令に応じてクラッチＣＬが遮断動作を完了して実際に動力伝達を停止した後、制御部４８は時間Ｔ４にてコントロールバルブ３３に再び制御パルス信号を送り、可変容量圧縮機１のデューティ比を１００％とする。
【００３２】
図３において、時間Ｔ１から時間Ｔ３までの時間は、エアコンＯＦＦ信号が発信されてから実際にクラッチＣＬがＯＦＦするまでの時間であり、通信経路を経由することなどのにより生じるものである。なおこの例では、クラッチＣＬの動作時間遅れΔＴ（＝Ｔ３−Ｔ１）は５００〜７３０ｍｓである。本実施形態では、このクラッチＣＬの動作時間遅れΔＴを利用して、クラッチＣＬがＯＦＦする直前に所定時間（Ｔ２〜Ｔ３）、デューティ比を０％として、クランク室５の圧力を高めている。
【００３３】
また、本出願人の実験によると、図４に示すように時間Ｔ２から時間Ｔ３までの遅延時間を７０ｍｓ（０．０７ｓ）以上に設定したときに、騒音レベルが６８ｄＢ−Ａを越える異音（図４の白丸で示す）の発生確率が低くなることが確認された。そこで、本実施形態では、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの遅延時間を７０ｍｓ以上に設定している。
【００３４】
また、時間Ｔ２にてデューティ比が０％となってから時間Ｔ３でクラッチＣＬがＯＦＦするまでの時間が長い場合には、コンプレッサ１の駆動トルク（負荷トルク）が減少し始めてしまい、エンジンのふき上がり現象が発生するため、コンプレッサの負荷トルクが過度に下がる前に時間Ｔ３でクラッチＣＬがＯＦＦするように、Ｔ３−Ｔ２の時間を設定している。本出願人の実験によると、Ｔ２〜Ｔ３は５００ｍｓ以下であることが好ましい。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、クラッチＣＬが連結している動力伝達している状態からクラッチＣＬを遮断（ＯＦＦ）する場合、クラッチＣＬの遮断動作を開始する直前の時間Ｔ２からクラッチＣＬが遮断動作を完了して実際に動力伝達を停止する時Ｔ３まで、クランク室５内の圧力を高めている。そのため、クラッチＣＬが実際にＯＦＦする前に、斜板２６の傾斜角が小さくなって斜板２６が最大傾斜角側のストッパ３７から離れるとともに、ピストンストロークが小さくなることでピストン２９および斜板２６が受ける圧縮反力が小さくなり、クラッチＣＬのＯＦＦ時に斜板２６がストッパ３７に強く衝突することを防止できる。その際にイグニッションスイッチをＯＮした状態で制御を行なうので、イグニッションから独立した別電源を要せずに済む。したがって、コストが余分に掛かることなく、かつ冷房中のエアコンを停止する際に可変容量圧縮機内で異音が発生することなく、低騒音化を図ることができる可変容量圧縮機が得られる。
【００３６】
また、本実施形態では、時間Ｔ１でエアコンの操作スイッチをＯＦＦ操作した後、時間Ｔ３で上記のエアコン停止指令に応じてクラッチＣＬが実際に動力伝達を停止するまでにクラッチＣＬのタイムラグΔＴが５００〜７３０ｍｓあるので、このタイムラグを利用して時間Ｔ２にてクランク室５の圧力を高くする制御（この例ではデューティ比を０％にする制御）を行なうので、従来のようにクラッチＣＬをＯＦＦにすることを遅延させることで無駄に可変容量圧縮機１を回転させ続ける必要がなく、この点で省エネを図ることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、コントロールバルブ３３が給気通路３２を開閉する場合を例示したが、本発明はこれに限らず、コントロールバルブが抽気通路の途中に設けられ抽気通路を開閉するものであっても、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、コストが余分に掛かることなく安価であり、かつ冷房中のエアコンを停止する際に可変容量圧縮機内で異音が発生することなく低騒音化を図ることができる可変容量圧縮機が得られるという効果があるので、一般的な車両用空調装置として適用できるとともに、その他、一般機械用あるいは産業機械用の空調装置などとしても広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変容量圧縮機の断面図である。
【図２】同可変容量圧縮機のコントロールバルブおよびその制御部の説明図である。
【図３】制御部の動作のタイムチャートである。
【図４】デューティー比０％にしてからクラッチが実際に遮断までの時間と、クラッチ遮断時の騒音レベルと、の関係を示す相関図である。
【図５】可変容量圧縮機の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  可変容量圧縮機
２…ケーシング
３…シリンダボア
５  クランク室
６…リアハウジング
７…吸入室
８…吐出室
９…バルブプレート
１０  駆動軸
２１  ドライブプレート
２４  ジャーナル
２６…斜板
２９…ピストン
３１  抽気通路
３２  給気通路
３３  コントロールバルブ
４０  ハウジング
４１  可動体
４２  弁体
４３  ダイヤフラム
４４  セットバネ
４５  バネ受け部
４６ａ  可動鉄心
４６ｂ  電磁コイル
４８  制御部
ＣＬ  クラッチ
【図１】
2006329049.tif 000003
【図２】
2006329049.tif 000004
【図３】
2006329049.tif 000005
【図４】
2006329049.tif 000006
【図５】
2006329049.tif 000007