(57)【要約】【課題】圧縮機の動作状態に応じて、より精密に圧縮機の動作を制御できる圧縮機用制御装置を提供する。【解決手段】圧縮機制御装置であって、吸入室の圧力を測定する吸入圧センサーと、目標吸入圧と吸入圧センサーから測定された吸入圧値を対比して制御バルブ内の第１及び第２連通路の開度を制御するバルブ制御部と、目標吸入圧になるようにバルブ制御部から決定された位置に制御バルブのバルブ本体を移動させるアクチュエータを駆動するバルブ駆動部と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜板により往復移動するピストン、回転軸に対する傾斜角が可変するように装着される斜板が収容されるクランク室、圧縮された作動流体が吐出される吐出室、圧縮対象である作動流体が吸入される吸入室、前記吸入室と前記クランク室間を連結する第１連通路、前記吐出室と前記クランク室間を連結する第２連通路及び前記第１連通路及び前記第２連通路を選択的に開閉する制御バルブを含む圧縮機制御装置であって、
前記吸入室の圧力を測定する吸入圧センサーと、
目標吸入圧と前記吸入圧センサーから測定された吸入圧値を対比して前記制御バルブ内の前記第１及び第２連通路の開度を制御するバルブ制御部と、
前記目標吸入圧になるように前記バルブ制御部から決定された位置に前記制御バルブのバルブ本体を移動させるアクチュエータを駆動するバルブ駆動部と、を含むことを特徴とする圧縮機制御装置。
【請求項２】
車両の空気調和機制御システムから外気状態及び設定された蒸発器出口温度に関する情報を前記バルブ制御部に提供することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機制御装置。
【請求項３】
前記バルブ制御部は冷房提供が必要な場合、前記目標吸入圧を測定された吸入圧より低く設定することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機制御装置。
【請求項４】
前記バルブ駆動部は前記目標吸入圧が測定された吸入圧より低い場合、前記第１連通路の開度を増加させることを特徴とする請求項３に記載の圧縮機の制御装置。
【請求項５】
前記第１連通路が少なくとも部分的に開放された場合、前記第２連通路は閉鎖された状態にあることを特徴とする請求項４に記載の圧縮機制御装置。
【請求項６】
車両の空気調和機制御システムと信号をやり取りするための送受信部を追加的に含み、前記バルブ制御部及び前記バルブ駆動部が前記車両の空気調和機制御システムと別途に備えられることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機制御装置。
【請求項７】
前記バルブ制御部及び前記バルブ駆動部は車両の空気調和機制御システムに統合されて備えられることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機制御装置。
【請求項８】
少なくとも前記圧縮機の動作速度、吐出圧力及び前記ピストンのストロークのうち何れかの１つを検知するための２次センシング手段、及び
前記２次センシング手段からの情報及び測定された吸入圧に基づいて圧縮機駆動に必要なトルクを決定する圧縮機トルク管理部、を追加的に含むことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機制御装置。
【請求項９】
前記バルブ制御部は決定されたトルク値を外部の制御装置に提供することを特徴とする請求項８に記載の圧縮機制御装置。
【請求項１０】
少なくとも前記圧縮機の動作速度、吐出圧力及び前記ピストンのストロークのうち何れかの１つを検知するための２次センシング手段、及び
前記２次センシング手段からの情報及び測定された吸入圧に基づいて圧縮機の異常有無を判断する異常検出部、を追加的に含むことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機制御装置。
【請求項１１】
前記圧縮機は前記回転軸に選択的に回転トルクを伝達する電磁式クラッチ手段を追加的に含み、前記圧縮機制御装置は前記圧縮機トルク管理部によって決定されたトルク値によって選択的に前記回転軸に回転トルクを伝達し、前記電磁式クラッチ手段の動作を制御するクラッチ制御部、を追加的に含むことを特徴とする請求項８に記載の圧縮機制御装置。
【請求項１２】
内部に空間部が形成され、一側端部に電磁式アクチュエータが備えられるケーシングと、
前記ケーシングの内部で移動するように装着されるバルブ本体と、
前記ケーシングの空間部と前記バルブ本体が装着される圧縮機の吸入室と連通する第１貫通孔と、
前記ケーシングの空間部と前記バルブ本体が装着される圧縮機のクランク室と連通する第２及び第３貫通孔と、
前記ケーシングの空間部と前記バルブ本体が装着される圧縮機の吐出室と連通する第４貫通孔と、を含む制御バルブであって、
前記バルブ本体が前記バルブ本体の長さ方向に沿って移動しながら前記第２又は第３貫通孔が選択的に開閉されることを特徴とする制御バルブ。
【請求項１３】
前記バルブ本体の位置に関係なく前記第１及び第４貫通孔は開放された状態を維持することを特徴とする請求項１２に記載の制御バルブ。
【請求項１４】
前記第１及び第４貫通孔のうち少なくとも１つに設置される少なくとも１つのフィルターを追加的に含むことを特徴とする請求項１３に記載の制御バルブ。
【請求項１５】
前記空間部は相対的に大きな内径を有する大径部と相対的に小さな内径を有する小径部を含み、前記第１貫通孔に相対的に隣接して配置される前記第２貫通孔は前記大径部に配置されることを特徴とする請求項１２に記載の制御バルブ。
【請求項１６】
前記第４貫通孔に相対的に隣接して配置される前記第３貫通孔は前記小径部に配置されることを特徴とする請求項１５に記載の制御バルブ。
【請求項１７】
前記第３貫通孔が少なくとも部分的に開放された場合、前記第２貫通孔は完全に閉鎖された状態を維持することを特徴とする請求項１２に記載の制御バルブ。
【請求項１８】
前記バルブ本体は前記大径部と前記小径部の境界面の段部を含み、前記段部から前記バルブ本体の外側面まで延びる内部流路が追加的に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の制御バルブ。
【請求項１９】
前記バルブ本体は前記第２貫通孔又は前記第３貫通孔と対向する面にテーパー面を含むことを特徴とする請求項１５に記載の制御バルブ。
【請求項２０】
請求項１２〜１９の何れかの一項による制御バルブと、
前記制御バルブが収容され前記吸入室及び前記吐出室がそれぞれ形成される後方ハウジングと、
複数個のシリンダハウジングと、
前記シリンダハウジングと結合され、内部に斜板が配置される前記クランク室を有する前方ハウジングと、を含む圧縮機であって、
前記吸入室と前記クランク室を連通させる第１連通路が前記シリンダハウジング、前記後方ハウジング、前記第４貫通孔及び前記第３貫通孔によって定義されることを特徴とする圧縮機。
【請求項２１】
前記第１連通路と第２連通路とは別途に形成され、重複する区間を有しないことを特徴とする請求項２０に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機の動作を制御するための制御装置、それに用いられる電子式制御バルブ及びそれを含む圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、車両用空調装置には冷暖房を提供するための冷媒圧縮サイクル装置が備えられる。上記冷媒圧縮サイクル装置には冷媒を圧縮して循環させる圧縮機が備えられ、可変容量型斜板式圧縮機が広く用いられている。
【０００３】
このような可変容量型斜板式圧縮機はハウジングに対して調整可能な角度を有して回転する斜板の傾斜角によってピストンのストロークが調節できるように構成される。上記斜板の傾斜角はクランク室内の圧力と吸入室内の圧力差によって調整できる。即ち、吐出室内の高圧の冷媒をクランク室に流入させてクランク室の圧力を高くすれば、斜板が主軸に垂直に配置されてピストンのストロークは減少する。逆に、クランク室の圧力を低くすれば、斜板が傾斜して配置されて、ピストンのストロークが増加し、冷媒の吐出流量も増加するようになる。
【０００４】
クランク室は吸入室と常時連通しており、クランク室と吐出室を連結して吐出室から高圧冷媒流量を制御する制御バルブが斜板式圧縮機に備えられる。上記制御バルブはその作動方式によって機械式制御バルブと電子式制御バルブとに区分されるが、機械式制御バルブの場合、外部の制御無しで、吸入室、クランク室及び吐出室における圧力差によって作動される。このような機械式制御バルブは、いわゆる「内部制御方式可変圧縮機」と共に作動され、蒸発器出口の温度が１〜２℃に維持されるように制御するので、温度制御の幅が小さく、圧縮機のオン／オフのためのクラッチを別途に要するという短所がある。
【０００５】
一方、電子式制御バルブはいわゆる「外部制御方式可変圧縮機」と共に用いられるもので、内部にソレノイドなどの電子式アクチュエータによって駆動される作動ロードを含む。上記作動ロードはソレノイドのオン／オフによってバルブ本体を移動させ、それによって吐出室、クランク室及び吸入室が選択的に連通するだけではなく、その開度も調節できる。それにより、外部制御方式可変圧縮機は蒸発器の出口温度を１〜１２℃の範囲に調節できるので、冷房負荷に応じて最適の運転ができ、製造コストも削減できるという長所を有する。
【０００６】
ここで、上記電子式制御バルブを制御するための制御部が車両の空調システムに備えられる。上記制御部は使用者が設定した室内温度と外部環境条件などを考慮して、上記バルブの開度を調節し、それにより、ピストンのストロークを変更して設定された温度に室内空間が維持できるように制御する。
【０００７】
最近環境規制強化及び電気自動車の走行距離制限などの問題と関連し、自動車に搭載される空調装置の電力使用量、特に、圧縮機で消耗される電力使用量を削減する方策に関する研究が行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記のような従来技術の短所を克服するために案出されたもので、圧縮機の動作状態に応じて、より精密に圧縮機の動作を制御できる圧縮機用制御装置を提供することを課題とする。
【０００９】
本発明は、また、上記のような制御装置に用いられる電子式制御バルブを提供することを課題とする。
【００１０】
本発明は、また、上記のような電子式制御バルブを含む圧縮機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような技術的課題を達成するための本発明の一側面によれば、斜板によって往復移動するピストン、回転軸に対する傾斜角が可変するように装着される斜板が収容されるクランク室、圧縮された作動流体が吐出される吐出室、圧縮対象である作動流体が吸入される吸入室、前記吸入室と前記クランク室の間を連結する第１連通路、前記吐出室と前記クランク室の間を連結する第２連通路、及び上記第１連通路及び前記第２連通路を選択的に開閉する制御バルブを含む圧縮機制御装置であって、前記吸入室の圧力を測定する吸入圧センサーと、目標吸入圧と前記吸入圧センサーから測定された吸入圧値を対比して前記制御バルブ内の前記第１及び第２連通路の開度を制御するバルブ制御部と、前記目標吸入圧になるように前記バルブ制御部から決定された位置に前記制御バルブのバルブ本体を移動させるアクチュエータを駆動するバルブ駆動部と、を含む圧縮機制御装置が提供される。
【００１２】
本発明のさらなる側面によれば、内部に空間部が形成され、一側端部に電子式アクチュエータが備えられるケーシングと、前記ケーシングの内部において移動するように装着されるバルブ本体と、前記ケーシングの空間部と前記バルブ本体が装着される圧縮機の吸入室と連通する第１貫通孔と、前記ケーシングの空間部と前記バルブ本体が装着される圧縮機のクランク室と連通する第２及び第３貫通孔と、前記ケーシングの空間部と前記バルブ本体が装着される圧縮機の吐出室と連通する第４貫通孔と、を含む制御バルブであって、前記バルブ本体が前記バルブ本体の長さ方向に沿って移動しながら前記第２及び第３貫通孔が選択的に開閉されることを特徴とする制御バルブが提供される。
【００１３】
本発明のさらなる側面によれば、上記のような制御バルブと、前記制御バルブが収容されて前記吸入室及び前記吐出室がそれぞれ形成される後方ハウジングと、複数個のシリンダボアが放射状に形成されて上記後方ハウジングと結合されるシリンダハウジングと、前記シリンダハウジングと結合されて、内部に斜板が配置される前記クランク室を有する前方ハウジングと、を含む圧縮機であって、前記クランク室と前記吸入室を連通させる第１連通路が前記シリンダハウジング、前記後方ハウジング、前記第２貫通孔及び前記第１貫通孔によって定義され、前記クランク室と前記吐出室を連通させる第２連通路が前記シリンダハウジング、前記後方ハウジング、前記第４貫通孔及び前記第３貫通孔によって定義されることを特徴とする圧縮機が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
上記のような特徴を有する本発明の側面によれば、従来、クランク室と吸入室を常時連通したまま、吐出室とクランク室の間の流路を開閉して斜板の傾斜角を制御したのに比べて、クランク室と吸入室の流路と吐出室とクランク室の流路を選択的に開閉して斜板の傾斜角を制御することによって圧縮された冷媒の吐出量を増加させることができるので、圧縮機の効率を向上させることができる。即ち、吸入圧力を直接制御するので、圧縮過程において漏洩する冷媒によってクランク室の圧力が高くなっても制御バルブを操作して解消することができ、従来の効率低下の原因であったオリフィス流路を省略するか、最小化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による電子式制御バルブの一実施例が適用された斜板式圧縮機の内部構造を示す断面図である。
【図２】図１に図示した制御バルブを拡大して示す断面図である。
【図３】図２の中の本体の一部を拡大して示す断面図である。
【図４】図２に図示した実施例において第１連通路が完全に開放された状態を示す断面図である。
【図５】図２に図示した実施例においてバルブ本体の移動による第１及び第２連通路の開閉程度の変化を示すグラフである。
【図６】図１に図示した実施例において斜板の傾斜角を増加させる過程での吸入圧力とバルブ開度の変化を示すグラフである。
【図７】図１に図示した実施例において斜板の傾斜角を減少させる過程での吸入圧力とバルブ開度の変化を示すグラフである。
【図８】図１に図示した圧縮機の作動を制御するための制御装置の一実施例の構成を概略的に示すブロック図である。
【図９】図１に図示した圧縮機の作動を制御するための制御装置の別の実施例の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１０】図８に図示した制御装置において吸入圧力を調節する過程を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、添付した図面を参照して本発明による電子式制御バルブの実施例及びそれを含む斜板式圧縮機について詳細に説明する。
【００１７】
図１に図示するように、本発明の一実施例による斜板式圧縮機（以下、「圧縮機」）のシリンダハウジング（１０）中央を貫通してセンタボア（１１）が形成され、上記センタボア（１１）を放射状に包んでシリンダ貫通するように多数個のシリンダボア（１３）が形成される。シリンダボア（１３）の内部にはピストン（１５）が移動可能に設置され、シリンダボア（１３）内で冷媒を圧縮させる。
【００１８】
一方、シリンダハウジング（１０）の一端には前方ハウジング（２０）が設置される。前方ハウジング（２０）はシリンダハウジング（１０）と協力して内部にクランク室（２１）を形成する。
【００１９】
そして、上記シリンダハウジング（１０）の他端、即ち上記前方ハウジング（２０）が設置された反対側には後方ハウジング（３０）が設置される。後方ハウジング（３０）にはシリンダボア（１３）と選択的に連通するように吸入室（３１）が形成される。この時、吸入室（３１）はシリンダボア（１３）内部に圧縮される冷媒を伝達する役割をする。
【００２０】
後方ハウジング（３０）には吐出室（３３）が形成される。吐出室（３３）は後方ハウジング（３０）の中のシリンダハウジング（１０）と向き合う面の外側に該当する領域に形成される。上記吐出室（３３）は上記シリンダボア（１３）から圧縮された冷媒が吐出され臨時に留まる場所である。後方ハウジング（３０）の一側には制御バルブ（１００）が備えられるが、上記制御バルブ（１００）はクランク室（２１）と吸入室（３１）の間の流路及び吐出室（３３）とクランク室（２１）の間の流路の開度を調節して後述する斜板（４８）の角度を調節する役割をする。
【００２１】
一方、シリンダハウジング（１０）のセンタボア（１１）と前方ハウジング（２０）の軸孔（２３）を貫通して回転可能に回転軸（４０）が設置される。回転軸（４０）はエンジンから伝達される駆動力によって回転する。上記回転軸（４０）はシリンダハウジング（１０）と前方ハウジング（２０）にベアリング（４２）によって回転可能に設置される。
【００２２】
また、回転軸（４０）が中央を貫通して、回転軸（４０）と一体に回転するローター（４４）がクランク室（２１）に設置される。この時、ローター（４４）は略円板状で回転軸（４０）に固定され設置され、ローター（４４）の一面にはヒンジアーム（図示しない）が突出形成される。
【００２３】
上記回転軸（４０）には斜板（４８）がローター（４４）とヒンジ結合されて共に回転するように設置される。斜板（４８）は圧縮機の吐出容量によって回転軸に対して角度が可変するように設置される。即ち、上記回転軸（４０）の長さ方向に対して直交する状態又は回転軸（４０）に対して所定の角度で傾いた状態の間にあるようになる。斜板（４８）はその端がピストン（１５）とシュー（図示しない）を通じて連結される。即ち、ピストン（１５）の連結部（１７）に斜板（４８）の端がシューを通じて連結されて斜板（４８）の回転によってピストン（１５）がシリンダボア（１３）で直線往復運動をする。
【００２４】
一方、ローター（４４）と斜板（４８）の間には弾性力を提供する反傾斜スプリング（図示しない）が設置される。上記反傾斜スプリングは回転軸（４０）の外面を包んで設置されるもので、斜反（４８）の傾斜角が小さくなる方向で弾性力を提供する。斜板（４８）の一面には斜板ストッパー（５８）が突出形成される。斜板ストッパー（５８）は斜板（４８）が回転軸（４０）に対して傾斜する程度を規制する役割をする。
【００２５】
そして、上記回転軸（４０）の一側端部にプーリー組立体（６０）が装着される。上記プーリー組立体（６０）は車両のエンジンのような他の動力源とベルトを通じて回転動力の伝達を受けるように装着される。そして、プーリー組立体（６０）にクラッチ組立体（６２）が設置されるが、上記クラッチ組立体（６２）は上記プーリー組立体（６０）の内部に設置されるコイル及びコア（６２ａ）とプーリー組立体（６０）の外側に設置されるディスク（６２ｂ）を含む。
【００２６】
ここで、上記クラッチ組立体（６２）は通常知られた任意の形態のものを採用できるので、その詳細については説明を省略する。何れの場合においても、上記クラッチ組立体（６２）は上記コイル及びコア（６２ａ）に印加される電流によって上記ディスク（６２）が密着し、それによりプーリーに伝達される回転動力が上記回転軸（４０）にも伝達されるようになる。印加される電流が大きいほど密着される程度も大きくなるので、伝達された動力が損失なく回転軸に伝達され、電流が低ければ伝達された動力の一部だけが回転軸に伝達される。従って、電流の印加程度によって圧縮機を駆動する回転軸に加えられる動力、又はトルクを制御することができる。
【００２７】
上記クラッチに電流が印加されない場合は、プーリーが回転するだけで、回転軸は回転しない。従って、不要な圧縮機の動作を防止することができ、効率の向上に資する。それと共に、上記斜板の傾斜角が大きくなり、それによりピストンのストロークが大きくなれば、要求されるトルクも大きくなり、傾斜角が小さくなって、ピストンのストロークが小さくなれば、要求されるトルクも小さくなる。従って、斜板の傾斜角によって伝達されるトルクを適切に制御して圧縮機で消耗する動力を最小限にすることができ、それは車両全体の効率アップにつながる。
【００２８】
一方、上記制御バルブ（１００）は上記後方ハウジング（３０）に形成されるバルブ収容部（３４）の内部に収容され、上記バルブ収容部（３４）には第１乃至第４の内部流路が形成されている。上記第１乃至第４内部流路（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）は後述する制御バルブの第１乃至第４貫通孔とそれぞれ連結される。
【００２９】
ここで、上記第１貫通孔（１１０ｃ）は上記制御バルブの内部と圧縮機の吸入室を、第２貫通孔（１１０ａ１）及び第３貫通孔（１１０ａ２）は制御バルブの内部と圧縮機のクランク室を、第４貫通孔（１１０ｂ）は制御バルブの内部と圧縮機の吐出室をそれぞれ連通させるように形成される。また、上記第１内部流路（３５ａ）は上記吸入室（３１）と連通され、第４内部流路（３５ｄ）は吐出室（３３）と連通される。そして、第２及び第３内部流路（３５ｂ、３５ｃ）は上記クランク室（２１）と連通されるが、それらはクランク室に到達する前までは互いに連通されない。
【００３０】
上記クランク室（２１）−第２内部流路（３５ｂ）−第２貫通孔−制御バルブケーシング−第１貫通孔−第１内部流路（３５ａ）−吸入室（３１）につながる経路を第１連通路（Ｐ１）と定義し、上記吐出室（３３）−第４内部流路（３５ｄ）−第４貫通孔−制御バルブケーシング−第３貫通孔−第３内部流路（３５ｃ）−クランク室（２１）につながる経路を第２連通路（Ｐ２）と定義する。これらはそれぞれ図１に矢印で表示しており、吸入室、クランク室及び吐出室の圧力差によって常に上記矢印で表示した方向で冷媒の流れが発生する。上記制御バルブの外周面には複数個のＯリングが配置され、制御バルブケーシングと上記バルブ収容部（３４）の内壁の間における冷媒の漏洩を遮断する。
【００３１】
図１において、上記第２及び第３内部流路はクランク室に到達する時まで互いに重畳されないが、場合によっては、上記後方ハウジング内で、またはシリンダハウジング内で１つに統合された後、クランク室まで延長される形態も考慮することができる。
【００３２】
上記第１連通路が開放されれば、クランク室と吸入室が連通されてクランク室の圧力が低くなり、それにより斜板の傾斜角が増加し、結果としてピストンのストロークが増加するようになる。逆に、第２連通路が開放されれば、クランク室と吐出室が連通され、クランク室の圧力が高くなり、それにより斜板の傾斜角が減少し、ピストンのストロークが減少するようになる。
【００３３】
ここでは図２及び図３を参照して上記制御バルブ（１００）について詳細に説明する。図２を参照すれば、上記制御バルブ（１００）は図２を基準に下向に行くほど直径が小さくなる円筒形の形状を有するケーシング（１１０）を含む。上記ケーシング（１１０）の外周面には複数個の溝が形成され、上記溝の内部にそれぞれ上述したＯリング（１０２）が嵌められる。上記Ｏリングは上述したように制御バルブのケーシングとバルブ収容部（３４）の内壁間の隙間に冷媒が漏洩されることを防止するように設置される。
【００３４】
上記ケーシング（１１０）の内部に空間部が形成されるが、上記空間部には吸入室、クランク室及び吐出室の冷媒がバルブの作動状態によって選択的に流入する。具体的に、上記ケーシング（１１０）の略中央には上記クランク室（２１）と連通する第２及び第３貫通孔（１１０ａ１、１１０ａ２）が配置され、その上側に上記吸入室（３１）と連通する第１貫通孔（１１０ｃ）が配置され、最下段部には上記吐出室（３３）と連通する第４貫通孔（１１０ｂ）が配置される。
【００３５】
ここで、上記第１乃至第３貫通孔は上記ケーシング（１１０）の側面に放射状に複数個が配置される形態を有するが、第４貫通孔はケーシング（１１０）の下側端部に形成されるが、空間の制約が少ない場合は、第４貫通孔も他の貫通孔と同一な形態に配置することもできる。上記第４貫通孔（１１０ｂ）にはフィルター（１１２）が設置され吐出室内に残留する異物が冷媒と共に流入することを遮断するように構成される。
【００３６】
上記ケーシング（１１０）の上段部内には電磁気アクチュエータ（図示しない）が設置される。上記電磁気アクチュエータはコネクター（１０８）を通じて印加される電流の大きさによって異なる電磁気力を発生させ、それは後述するバルブ本体を移動させる。但し、本発明で、電磁式アクチュエータはある形態に限られず、電圧を加えて動きを制御できる任意の手段、例えば、ステーパーアクチュエータを活用する例も考慮することができる。そして、上記電磁気アクチュエータと共に上記バルブ本体に図２を基準に上向の力を加える弾性手段が追加的に備えられる。上記弾性手段の作動については後述する。
【００３７】
上記バルブ本体（１２０）は上記ケーシング（１１０）の内面と接した状態で上下に移動可能に配置される略円筒形の形態を有する。そして、バルブ本体（１２０）の底面にはより小さな直径を有するニードル（１２２）が形成される。上記バルブ本体（１２０）は上述した第２貫通孔（１１０ａ１）と対向しながらその位置によって第２貫通孔の開放の程度を調節する。上記ニードル（１２２）は上記第３貫通孔（１１０ａ２）と対向しながらその位置によって第３貫通孔の開放の程度を調節する。
【００３８】
上記ニードル（１２２）の最下側端部にはテーパー面（１２２ａ）が形成される。それにより、上記第３貫通孔に上記ニードルのテーパー面（１２２ａ）が上向接近しながら、第３貫通孔の開度が閉鎖された後、開かれる初期には相対的に遅い速度で増加し、移動が進むほどより迅速に増加するようになる。それは、開度調節初期に急激に開度が増加し脈動が生じることを防止するだけではなく、開度をより精密に調節できるようにする。同様に、上記バルブ本体（１２０）の上側面もテーパー面（１２４）を有するように形成される。それにより、上記第２貫通孔もより精密な開度制御が可能になる。
【００３９】
ここで、上記第１及び第４貫通孔は上記バルブ本体（１２０）の位置と関係なく常に開放された状態を維持するが、上記第２及び第３貫通孔はバルブ本体（１２０）の位置によってその開度を異にする。それについては後述する。
【００４０】
一方、上記バルブ本体（１２０）は上記電磁気アクチュエータに電流が印加されない状態では上述した弾性手段の弾性力により図２を基準に上側に最大限移動された状態にある。この状態でクランク室（２１）の内部圧力（Ｐｃ）は吐出室（３３）の吐出圧力（Ｐｄ）とほぼ同一な状態にあるようになる。上記電磁気アクチュエータに電流が印加されれば、上記バルブ本体（１２０）が下向に移動しながら上記第２及び第３貫通孔の開度に変化が生じる。
【００４１】
具体的に、バルブ本体が最上段で下段に行くほど第２貫通孔の開度は増加し、第３貫通孔の開度は減少するようになる。従って、上記第１連通路がさらに開放され、第２連通路は閉鎖される。この時、上記ケーシング（１１０）の内部空間は上記バルブ本体とニードルの直径に応じて互いに異なる内径を有するように形成されており、それにより段顎部を有するようになる。従って、図２のように、上記バルブ本体（１２０）の下方に空間（１０４）が形成され、上記空間（１０４）には冷媒及びオイルの一部が閉じ込められるようになる。それらは上記バルブ本体の移動を妨げる抵抗として作用するようになり、応答性を害するだけではなく、アクチュエータがさらに大きな作動力を有することを要するようになる。
【００４２】
従って、図３に図示するように、上記バルブ本体（１２０）の下段部（図２及び３基準）に入口（１２７）を有し、バルブ本体（１２０）の側面部に出口（１２６）を有する内部流路が追加的に形成される。上記内部流路は上記空間（１０４）に捕集された冷媒及びオイルをケーシング内の他の空間に移送させてバルブ本体の移動に関する抵抗を減らす役割をする。上記内部流路は上記ケーシング（１１０）に追加形成できる。
【００４３】
図４は上述したように、上記制御バルブに電流が印加されてバルブ本体が下降し、それにより第２貫通孔は開放され、第３貫通孔が閉鎖された状態を図示する。上記図４の状態では上記第１連通路（Ｐ１）が開放されピストンのストロークは増加するようになる。即ち、上記バルブ本体（１２０）が上部から下部に移動するほど、第３貫通孔は閉鎖され第２貫通孔は開放される。図５を参照すれば、横軸は上記バルブ本体の移動距離を示し、縦軸は第１及び第２連通路の開度を示す。
【００４４】
図５の左側領域ではバルブ本体が下向に移動することによって第２連通路（Ｐ２）が漸次閉鎖されることを図示する。右側領域ではバルブ本体が下向に移動することによって第１連通路（Ｐ１）が漸次開放されることを図示する。上記原点付近の領域で第１及び第２連通路の開閉が逆転する区間が発生するが、注目すべきなのは２つの連通路が同時に開放される区間が存在しない点である。
【００４５】
もし、両者が同時に解放される区間が存在する場合、吐出室からクランク室に流入した冷媒が斜板の傾斜角調節には寄与せず、そのまま吸入室に抜けるので、損失が大きく増加するようになる。従って、上記実施例では第１及び第２連通路が同時に開放される区間をなくしてこのような損失を最小化できるようにする。
【００４６】
そして、上記実施例で上記制御バルブは図５に図示する全ての区間を活用するのではなく、「制御区間」に表示された領域で作動される。多くの制御区間はＰ１の開閉を調節する区間に配置されている。上記制御バルブ及び圧縮機の制御方法については後述する。
【００４７】
図６はピストンのストロークを増加させる過程での吸入圧力変化とバルブ開度の変化を図示するグラフである。使用者の選択又はその他の原因により冷房負荷が増加した場合、上述したように、ピストンのストロークを増加させなければならない。そのために、制御部は該ストロークが得られる吸入圧を決定し、それを目標吸入圧に設定する。または、上記吸入圧設定値は車両の空調機に備えられるより上位の制御ユニットにより減少し、圧縮機制御部に伝達され得る。
【００４８】
目標吸入圧値に関する情報はＰＷＭ電圧シグナルのデューティーサイクル、ＰＷＭデューティーサイクルから生じた電流、またはＬＩＮ又はＣＡＮ通信のようなデジタルバス（ｂｕｓ）によっても伝達できる。もちろん、それは例示的なものであり、必ずしもそれに限られるものではない。
【００４９】
吸入圧設定値は図６において点線で表示される。制御が始まる時点で、即ち設定値がより低い値に変更されれば、制御部の指示により上記電磁気アクチュエータに電流が印加又は増加し、それにより第１連通路の開度が瞬間的に増加する。
【００５０】
それにより、測定される吸入圧力が低くなる。但し、測定値は物理的限界により設定値をそのまま追従することはできず、ある程度時間遅延を有しながら追従するようになる。それと共に、吸入圧は冷媒の流動特性上、目標値より一時的に低くなり、バルブ本体が上下向に移動を繰り返し、最終的には目標値に収束するようになる。
【００５１】
図７は上記ピストンのストロークを減少させる過程での吸入圧力変化とバルブ開度の変化を図示するグラフである。使用者の選択又はその他の原因により冷房負荷が減少した場合、上述したように、ピストンのストロークを減少させなければならない。そのために、制御部は該ストロークが得られる吸入圧を決定し、それを目標吸入圧に設定する。または、上記吸入圧設定値は車両の空調機に備えられるより上位の制御ユニットにより増加し、圧縮機制御部に伝達され得る。吸入圧設定値は図７において点線で表示する。制御が始まる時点で、即ち設定値がより高い値に変更されれば制御部の指示により上記電磁気アクチュエータに印加される電流が減少又は遮断され、それにより第１連通路が閉鎖され、第２連通路が開放される。図７でバルブ開度グラフがマイナス区間にあるのは第１連通路が閉鎖され第２連通路が開放されることを意味する。
【００５２】
但し、上記状態を持続すればクランク室の圧力が吐出圧力と同様になり、その結果、圧縮機の作動が停止するので、吸入圧力が目標値に到達した場合は、アクチュエータに電流を再度印加又は増加させて適した開度を有するようにする。この場合でも、バルブの開度は目標値を基準に増減を繰り返しながら最終局には目標値に収束する挙動を示す。
【００５３】
従来においては、圧縮過程でシリンダとピストン間で漏洩する冷媒によるクランク室の圧力上昇を解消するために常時開放される別途のオリフィス流路を形成し、それは効率低下の原因に作用した。しかし、実施例では吸入圧力を意図したように調節することができるので、上記のように、オリフィス流路を省略するか又は最小化することでき、効率の低下を最小化できるようになる。
【００５４】
また、制御区間の多くが第１連通路の開度調節に割り当てられており、吐出圧をクランク室に誘導する区間を最小化している。即ち、既に圧縮が完了した冷媒を斜板傾斜角調節のために用いる量を最小化しており、追加的に効率上昇を期待できる。
【００５５】
図８は上記のような圧縮機を制御するための制御装置を備える車両用空気調和機の制御システムを概略的に図示するブロック図である。図８を参照すれば、空気調和機の制御部（２００）は使用者が希望する温度を設定するようにする設定温度入力部（２０１）、外気の温度を測定する外気温度センサー（２０２）、空気調和機に備えられる冷却サイクルのうち蒸発器の出口温度を測定する蒸発器出口温度センサー（２０３）、車両の室内温度を測定する内気温度センサー（２０４）及び直射光線による付加を測定する日射量センサー（２０５）を含み、これらから測定されるか、入力された因子を基に空気調和機の動作を制御する。
【００５６】
そして、上記制御部（２００）は空気調和システム（２２０）の内部に備えられる温度調節ドアを作動させるためのアクチュエータモーター（２２２）を制御するための空調機ドア駆動部（２１０）を追加的に備える。従って、上記制御部（２００）は上述した入力値及び各種測定値を基に空調機に備えられる温度調節ドアを調節して車両の室内が入力された設定温度に維持されるように制御するようになる。それ以外にも、上記制御部（２００）は車両に搭載されるエンジン制御部（３００）からも信号をやり取りできるように有無線通信手段を通じて通信するように構成される。
【００５７】
上記エンジン制御部（３００）はエンジン（３１０）及び加速ペダルが押される程度を測定するペダルセンサー（３２０）により測定され生成された信号によってエンジンの作動を制御するようになる。この過程で、エンジンから発生した熱を冷却水循環回路（図示しない）により室内温度を調節することに用いることができる。
【００５８】
一方、上述したように圧縮機を制御するための圧縮機制御装置（４００）を上記空気調和機制御部（２００）と別途に備えることができる。上記圧縮機制御装置（４００）は上記空気調和機制御部（２００）及び上記エンジン制御部（３００）と連結されて互いに信号をやり取りできるように構成され、それを通じてそれぞれの制御部から提供される測定値に基づいて圧縮機の動作を制御するようになる。
【００５９】
具体的に、上記圧縮機制御装置（４００）は圧縮機を通じて吐出される冷媒の吸入圧力を制御するためのバルブ制御部（４１０）、上記圧縮機に備えられるクラッチの動作を制御するためのクラッチ制御部（４２０）、上記クラッチを通じて圧縮機に伝達されるトルクを制御するための圧縮機トルク管理部（４３０）及び圧縮機の動作状況を点検する異常検出部（４４０）を含む。
【００６０】
そして、これらから提供された信号を根拠にして上記制御バルブを制御するバルブ駆動部（４５０）及び上記クラッチを作動させるためのクラッチ駆動部（４６０）を追加的に含む。上記バルブ駆動部（４５０）は上記制御バルブに備えられる電磁気アクチュエータに印加される電流を制御して第１及び第２連通路の開度を制御し、上記クラッチ駆動部（４６０）は上記クラッチ組立体に備えられるコイルに印加される電流を圧縮機の回転軸（４０）に伝達されるトルクだけクラッチ組立体で電磁気力を維持するように制御する。
【００６１】
この時、上記バルブ駆動部及びクラッチ駆動部は上記制御装置（４００）に備えられる各種制御部及び管理部から伝達される情報を総合的に考慮して圧縮機の作動を制御する。上記それぞれの制御部及び管理部は上記圧縮機に備えられる吸入圧センサー（４０１）、吐出圧センサー（４０２）及び圧縮機の速度及びストロークセンサー（４０３）を用いて測定される値に基づいて圧縮機の作動を制御する。
【００６２】
ここで、センサーを通じて測定される値は吸入圧及び吐出圧の両方を含むが、上述したように、上記ピストンのストロークを制御することにおいて吸入圧が用いられる。即ち、測定された吸入圧と目標とする吸入圧の差により第１連通路の開度を異にしてピストンのストロークが調節される。
【００６３】
そして、上記圧縮機制御装置は圧縮機のハウジングに設置されることができ、備えられるそれぞれのセンサーも圧縮機に直接装着されることができる。上記制御部（２００）又はエンジン制御部（３００）とは、車両に備えられる通信手段、例えば、ＣＡＮ又はＬＩＮ  ＢＵＳを通じて連結されることができる。
【００６４】
場合によっては、図９に図示するように、上記バルブ制御部（４１０）、圧縮機トルク管理部（４３０）、異常検出部（４４０）及びバルブ駆動部（４５０’）を上記空気調和機制御部（２００）の一部として構成し、圧縮機には吸入圧センサーとストロークセンサーだけを配置する構成も考慮することができる。それと共に、図８に図示する例において、クラッチ制御部、圧縮機トルク管理部及び異常検出部は必要によって追加又は除外する例も考慮することができる。
【００６５】
上記バルブ制御部（４１０）は上述したように、測定された吸入圧と目標とする吸入圧の差に基づいて吐出量、即ち、ピストンのストロークを決定し、上記バルブ駆動部は決定されたストロークに応じて上記制御バルブに備えられる電磁気アクチュエータの動作を制御するようになる。この過程において、目標とする吸入圧は上記空気調和機制御部（２００）によって決定され、圧縮機制御装置（４００）に伝達される設定温度及び外気温度などの情報に基づいて算出される。図１０は上記バルブ制御部を通じて吸入圧が制御される過程を図示する流れ図である。
【００６６】
図１０を参照すれば、制御が始まる上記空気調和機制御部により内気温度（Ｔｐ）を測定する。測定されたＴｐが既設定された設定温度（Ｔｓ）と同一か否かを判断した後、同一の場合、所定時間が経過した後、再度内気温度を測定する。もし、測定されたＴｐがＴｓが異なる場合は、内気温度の調節が必要な状況であると判断する。
【００６７】
この時、ＴｐがＴｓと差が生じる原因を把握し、使用者の入力が原因と判断されれば、入力された温度を新たなＴｓを設定する。もし、使用者の入力がなかったにも関わらず、設定温度と内気温度に差が発生すれば、外部原因による変動と判断する。
【００６８】
その後、ＴｐとＴｓを比較する。もし、ＴｐがＴｓより高ければ、冷房が必要な状況であるので、目標とする吸入圧（Ｐｓ）をより低い値に再設定する。もし、ＴｐがＴｓより低ければ、過度に冷房が行われていることを意味するので、圧縮機の冷媒吐出量を減らす必要がある。従って、この場合は、目標とするＰｓをより高い値に再設定する。
【００６９】
このように目標Ｐｓを再設定した後、実際Ｐｓと比較する。目標Ｐｓが測定された実際Ｐｓより高い場合は、Ｐｓをより高く調節する必要があるので、上記第１連通路の開度を減少させるように上記制御バルブを制御する。具体的には、上記バルブ本体を図２を基準に上向に移動させる。もし、目標Ｐｓが測定された実際Ｐｓより低い場合は、Ｐｓをより低く調節する必要があるので、上記第１連通路の開度を増加させるように上記制御バルブを制御する。具体的には、上記バルブ本体を図２を基準に下向に移動させる。
【００７０】
このように制御バルブを制御した後、実際Ｐｓを再測定し、目標値に到達したかどうかを確認する。依然として両者に差が発生する場合は、上記の過程を繰り返し、同一であれば、制御を終了する。
【００７１】
上記圧縮機トルク管理部は上記吸入圧、吐出圧、圧縮機の運転速度及びピストンのストローク情報に基づいて現在の圧縮機トルクを演算する。この時、上記トルクは次のような式によって演算することができる。
【数１】
2021511461.tif 000003
【００７２】
このように演算されたトルク値は上記エンジン制御部に伝達され、圧縮機トルクに対するエンジン負荷を精密に制御する。また、上記トルク値は上記クラッチ制御に用いることができる。即ち、上記トルク値に基づいてクラッチに印加される電流を調節できるので、クラッチ消費電力を圧縮機トルクに応じて制御する。圧縮機トルク計算を通じて精密にエンジン負荷を制御してエンジン効率を高め、圧縮機トルクに応じてクラッチ印加電流を制御してクラッチ消費電力を減らすことができる。
【００７３】
一方、上記異常検出部は外部の命令又は事前に設定された頻度で作動されることができ、トルク演算部のように吸入圧、吐出圧、圧縮機運転速度及びピストンのストロークなどの値に基づいて異常有無を検出する。この時に生成されたデータはエンジン制御部に伝達されエンジンの作動に用いることができる。
【００７４】
上記それぞれのデータに基づいて圧縮機に備えられる制御バルブ又はクラッチなどの異常有無を確認することができ、確認結果問題が検知されれば、該要素に異常があることをエンジン制御部又は車両の他の制御部に伝達して使用者により適切な措置が行われるようにすることができる。
【００７５】
以上では本発明の好ましい実施例を例示的に説明したが、本発明の範囲はこのような特定実施例にのみ限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した範疇内で適切に変更できる。例えば、吸入圧センサー（４０１）は圧縮機の吸入室、蒸発器の出口段及び蒸発器と圧縮機間冷媒パイプのうち１ヵ所に配置されることができる。また、目標吸入圧は車両の空調機用制御装置（２００）だけではなく圧縮機制御装置（４００）によっても決定することができる。
【００７６】
また、上記実施例において説明した上記アクチュエータはソレノイドアクチュエータに限られるものではなく、例えば、ステッパーアクチュエータ、直流アクチュエータ又はピエゾエレクトリックアクチュエータに代替できる。
【符号の説明】
【００７７】
１０  シリンダハウジング
１１  センタボア
１３  シリンダボア
１５  ピストン
１７  連結部
２０  前方ハウジング
２１  クランク室
２３  軸孔
３０  ハウジング
３１  吸入室
３３  吐出室
３４  バルブ収容部
３５ａ  第１内部流路
３５ｂ  第２内部流路
３５ｃ  第３内部流路
３５ｄ  第４内部流路
４０  回転軸
４２  ベアリング
４４  ローター
４８  斜板
５８  斜板ストッパー
６０  プーリー組立体
６２  クラッチ組立体
６２ａ  コイル及びコア
６２ｂ  ディスク
１００  制御バルブ
１０２  Ｏリング
１０４  空間
１０８  コネクター
１１０  ケーシング
１１０ａ１  第２貫通孔
１１０ａ２  第３貫通孔
１１０ｂ  第４貫通孔
１１０ｃ  第１貫通孔
１１２  フィルター
１２０  バルブ本体
１２２  ニードル
１２２ａ、１２４  テーパー面
１２６  出口
１２７  入口
２００  制御部
２０１  設定温度入力部
２０２  外気温度センサー
２０３  蒸発器出口温度センサー
２０４  内気温度センサー
２０５  日射量センサー
２１０  空調機ドア駆動部
２２０  空気調和システム
２２２  アクチュエータモーター
３００  エンジン制御部
３１０  エンジン
３２０  ペダルセンサー
４００、４００’  圧縮機制御装置
４０１  吸入圧センサー
４０２  吐出圧センサー
４０３  ストロークセンサー
４１０  バルブ制御部
４２０  クラッチ制御部
４３０  圧縮機トルク管理部
４４０  異常検出部
４５０、４５０’  バルブ駆動部
４６０  クラッチ駆動部
【図１】
2021511461.tif 000004
【図２】
2021511461.tif 000005
【図３】
2021511461.tif 000006
【図４】
2021511461.tif 000007
【図５】
2021511461.tif 000008
【図６】
2021511461.tif 000009
【図７】
2021511461.tif 000010
【図８】
2021511461.tif 000011
【図９】
2021511461.tif 000012
【図１０】
2021511461.tif 000013
【国際調査報告】
2021511461.tif 000014
2021511461.tif 000015
2021511461.tif 000016
2021511461.tif 000017