(57)【要約】【課題】クランク室圧力を自律的に調節する可変容量斜板式圧縮機の制御弁であって、外部冷媒回路上に絞りを設ける必要のない可変容量斜板式圧縮機の制御弁を提供する。【解決手段】クランク室圧力を自律的に調節する可変容量斜板式圧縮機の制御弁であって、外部情報検知手段から提供される外部情報に基づいて決定された圧縮機吐出圧とシリンダ内圧との目標差圧に対応する電磁力により一の方向へ押圧されると共に、圧縮機吐出圧とシリンダ内圧との差圧を受けて前記一の方向とは逆方向へ押圧される弁体を有する開度量可変の弁を介して、圧縮機吐出ガスをクランク室へ導入することにより、クランク室圧力を自律的に調節して、前記差圧が前記目標差圧に近づくように、前記差圧をフィードバック制御する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク室圧力を自律的に調節する可変容量斜板式圧縮機の制御弁であって、外部情報検知手段から提供される外部情報に基づいて決定された圧縮機吐出圧とシリンダ内圧との目標差圧に対応する電磁力により一の方向へ押圧されると共に、圧縮機吐出圧とシリンダ内圧との差圧を受けて前記一の方向とは逆方向へ押圧される弁体を有する開度量可変の弁を介して、圧縮機吐出ガスをクランク室へ導入することにより、クランク室圧力を自律的に調節して、前記差圧が前記目標差圧に近づくように、前記差圧をフィードバック制御することを特徴とする可変容量斜板式圧縮機の制御弁。
【請求項２】
前記差圧は圧縮機吐出圧と複数のシリンダ内圧の平均値との差圧であることを特徴とする請求項１に記載の可変容量斜板式圧縮機の制御弁。
【請求項３】
前記差圧はシリンダ内圧のピーク値と圧縮機吐出圧との差圧であることを特徴とする請求項１に記載の可変容量斜板式圧縮機の制御弁。
【請求項４】
外部情報に、圧縮機の回転数が含まれることを特徴とする請求項３に記載の可変容量斜板式圧縮機の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷暖房用空調装置に使用される可変容量斜板式圧縮機の制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可変容量斜板式圧縮機においては、クランク室圧力を調節することにより、吐出容量を制御している。冷暖房用空調装置に使用される可変容量斜板式圧縮機においては、例えば外部冷媒回路上の所定の２点間の差圧が、外部情報検知手段から提供される外部情報に基づいて決定された目標差圧に近づくように、クランク室圧力が自律的に調節されて、前記２点間の差圧がフィードバック制御され、ひいては吐出容量がフィードバック制御される。
特許文献１は、クランク室圧力を自律的に調節する可変容量斜板式圧縮機の制御弁であって、外部情報検知手段から提供される外部情報に基づいて決定された外部冷媒回路上の所定の２点間の目標差圧に対応する電磁力により一の方向へ押圧されると共に、冷媒回路上の前記所定の２点間の差圧を受けて前記一の方向とは逆方向へ押圧される弁体を有する開度量可変の弁を介して、圧縮機吐出ガスをクランク室へ導入することにより、クランク室圧力を自律的に調節して、前記２点間の差圧が前記目標差圧に近づくように、前記２点間の差圧をフィードバック制御し、ひいては圧縮機吐出容量をフィードバック制御するように構成した制御弁を開示している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１０７８５４
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の制御弁において、外部冷媒回路上の所定の２点間の差圧を安定してフィードバック制御するためには、前記２点間の差圧を大きくする必要があり、前記２点間に絞りを設ける必要がある。前記２点間に絞りを設けた場合、絞りによる圧損によって空調装置の効率が低下するという問題を生ずる。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、クランク室圧力を自律的に調節する可変容量斜板式圧縮機の制御弁であって、外部冷媒回路上に絞りを設ける必要のない可変容量斜板式圧縮機の制御弁を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては、クランク室圧力を自律的に調節する可変容量斜板式圧縮機の制御弁であって、外部情報検知手段から提供される外部情報に基づいて決定された圧縮機吐出圧とシリンダ内圧との目標差圧に対応する電磁力により一の方向へ押圧されると共に、圧縮機吐出圧とシリンダ内圧との差圧を受けて前記一の方向とは逆方向へ押圧される弁体を有する開度量可変の弁を介して、圧縮機吐出ガスをクランク室へ導入することにより、クランク室圧力を自律的に調節して、前記差圧が前記目標差圧に近づくように、前記差圧をフィードバック制御することを特徴とする可変容量斜板式圧縮機の制御弁を提供する。
本発明に係る制御弁においては、外部情報に基づいて圧縮機吐出圧とシリンダ内圧との目標差圧が決定され、圧縮機吐出室を通過する冷媒の目標流量、ひいては圧縮機の目標吐出容量が決定される。本制御弁を介して圧縮機吐出ガスがクランク室へ導入されることによりクランク室圧力が自律的に調節され、斜板傾角が自律的に調節され、圧縮機吐出圧とシリンダ内圧との差圧が目標差圧に近づくようにフィードバック制御され、ひいては圧縮機吐出室を通過する冷媒の流量が目標流量に近づくようにフィードバック制御され、圧縮機の吐出容量が目標吐出容量に近づくようにフィードバック制御される。
本発明に係る制御弁においては、圧縮機吐出圧とシリンダ内圧の差圧、ひいては圧縮機内の２点間の差圧をフィードバック制御するので、外部冷媒回路に絞りを設ける必要が無く、当該絞りの圧損による空調装置の効率低下も惹起しない。
【０００６】
本発明の好ましい態様においては、前記差圧は圧縮機吐出圧と複数のシリンダ内圧の平均値との差圧である。
本発明の好ましい態様においては、前記差圧はシリンダ内圧のピーク値と圧縮機吐出圧との差圧である。
前記差圧は、圧縮機吐出圧と複数のシリンダ内圧の平均値との差圧でも良く、或いはシリンダ内圧のピーク値と圧縮機吐出圧との差圧でも良い。
【０００７】
本発明の好ましい態様においては、前記差圧はシリンダ内圧のピーク値と圧縮機吐出圧との差圧であり、外部情報に、圧縮機の回転数が含まれる。
圧縮機の吐出弁としてリード弁を使用する場合、弁座への弁の貼り付きに起因する開弁タイミングの遅れによって、シリンダ内圧に過渡的なピークが発生する場合がある。係る過渡的なピークは圧縮機の回転数の増減に伴って増減する。圧縮機の吐出容量を規定するのは、前記過渡的なピークが上乗せされた見掛けのシリンダ内圧のピーク値から前記過渡的なピークを差し引いた後の真のシリンダ内圧のピーク値と圧縮機吐出圧との差圧なので、外部情報として圧縮機の回転数を取り込み、見掛けのシリンダ内圧のピーク値から前記過渡的なピークを差し引く制御をするのが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例に係る可変容量斜板式圧縮機の制御弁を説明する。
図１に示すように、可変容量斜板式圧縮機１と、凝縮器と膨張弁と蒸発機とこれらの機器を接続する冷媒回路とを有する冷凍システム２とにより、車載の空調装置が構成されている。可変容量斜板式圧縮機１の吐出容量を制御する制御弁３と制御弁３の作動を制御する制御装置４とが配設されている。
前記空調装置の空調操作パネルには、車両乗員により操作される空調装置のＯＮ／ＯＦＦスイッチ、温度設定器等が搭載されている。蒸発器の近傍には車室内空気温度を検出する温度センサーが配設されている。ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、温度設定器、温度センサーは、外部情報検知手段を構成している。
【０００９】
可変容量斜板式圧縮機１は、図２に示すように、クラッチを介することなく図示しない車両エンジンに接続された主軸１ａと、相対回転不能に且つ傾角可変に主軸１ａに取り付けられた斜板１ｂと、シューを介して斜板１ｂに係合し斜板の回転に同期して直線往復運動する複数のピストン１ｃと、ピストン１ｃが摺動可能に挿入される複数のシリンダボア１ｄと、吸入弁１ｅを介してシリンダボア１ｄに連通する吸入室１ｆと、吐出弁１ｇを介してシリンダボア１ｄに連通する吐出室１ｈと、主軸１ａと斜板１ｂとを収容するクランク室１ｉとを備えている。シリンダボア１ｄを内包するシリンダブロック１ｊに、全シリンダボア１ｄに連通する連通路１ｋが形成されている。吐出室１ｈは図示しない吐出ポートに連通している。クランク室１ｉは図示しないオリフィス通路を介して吸入室１ｆに連通している。
【００１０】
図３に示すように、制御弁３は、外部情報検知手段から入力された外部情報に基づいて電磁力が制御される電磁ソレノイド３ａを備えている。
電磁ソレノイドの出力軸３ｂの先端に可動板３ｃが固定されている。可動板３ｃは室３ｄ内に収容されている。室３ｄは、可動板３ｃにより、電磁ソレノイド３ａから離隔する第１区画３ｄ′と、電磁ソレノイド３ａに近接する第２区画３ｄ″とに分割されている。室３ｄの囲壁には、第１区画３ｄ′への連通穴３ｅ′と、第２区画３ｄ″への連通穴３ｅ″とが形成されている。連通穴３ｅ′は図示しない連通路を介して可変容量斜板式圧縮機１の吐出ポートに連通しており、連通穴３ｅ″は図示しない連通路と連通路１ｋとを介して全シリンダボア１ｄに連通している。第１区画３ｄ′内に配設された第１バネ３ｆ′が可動板３ｃを電磁ソレノイド３ａに接近する方向へ付勢している。第２区画３ｄ″内に配設された第２バネ３ｆ″が可動板３ｃを電磁ソレノイド３ａから遠ざかる方向へ付勢している。第１バネ３ｆ′の付勢力は、第２バネ３ｆ″の付勢力よりも大きな値に設定されている。
電磁ソレノイドの出力軸３ｂの長手方向中央部に、弁体３ｇが形成されている。弁体３ｇに対峙して弁座３ｈが配設されている。弁体３ｇを収容する一次室３ｉと、弁座３ｈを間に挟んで一次室３ｉに対峙する二次室３ｊとが配設されている。一次室３ｉの囲壁にガス流入口３ｋが形成され、二次室３ｊの囲壁にガス流出口３ｍが形成されている。ガス流入口３ｋは図示しない連通路を介して可変容量斜板式圧縮機１の図示しない吐出ポートに連通しており、ガス流出口３ｍは図示しない連通路を介して可変容量斜板式圧縮機１のクランク室１ｉに連通している。
前記図示しない連通路と連通穴３ｅ′とを介して可変容量斜板式圧縮機１の吐出圧Ｐｄが第１区画３ｄ′に導入され、連通路１ｋと前記図示しない連通路と連通穴３ｅ″とを介して、全シリンダボア１ｄの平均内圧Ｐｃｙｌａが第２区画３ｄ″に導入される。
前記図示しない連通路とガス流入口３ｋとを介して可変容量斜板式圧縮機１の吐出ガスが一次室３ｉに導入される。
【００１１】
可変容量斜板式圧縮機１の吐出圧Ｐｄと全シリンダボア平均内圧Ｐｃｙｌａとの差圧と可変容量斜板式圧縮機１の吐出ガス流量ひいては可変容量斜板式圧縮機１の吐出容量との相関が、実験により或いは理論的に予め検出され、当該相関が制御装置４のメモリーに格納されている。
【００１２】
上記構成を有する本実施例に係る制御弁３の作動を説明する。
可変容量斜板式圧縮機１の主軸１ａは、図示しない車両エンジンに駆動されて常時回転している。
制御装置４は、外部情報検知手段から入力される外部情報に基づいて、可変容量斜板式圧縮機１の目標吐出容量Ｑを決定し、予め記憶している可変容量斜板式圧縮機１の吐出圧Ｐｄと全シリンダボア平均内圧Ｐｃｙｌａとの差圧と可変容量斜板式圧縮機１の吐出容量との相関に基づいて、可変容量斜板式圧縮機１の吐出圧Ｐｄと全シリンダボア平均内圧Ｐｃｙｌａとの目標差圧△Ｐを決定する。
制御装置４は、電磁ソレノイド３ａに電流を供給して、前記目標差圧△Ｐに対応する電磁力を発生させる。
【００１３】
可動板３ｃに作用する可変容量斜板式圧縮機１の吐出圧Ｐｄと全シリンダボア平均内圧Ｐｃｙｌａとの差圧Ｐｄ−Ｐｃｙｌａが目標差圧△Ｐ未満であると、前記電磁力と第２バネ３ｆ″の付勢力の和が差圧Ｐｄ−Ｐｃｙｌａが可動板３ｃに印加する付勢力と第１バネ３ｆ′の付勢力の和を上回り、弁体３ｇが弁座３ｈに押し付けられ、二次室３ｊが一次室３ｉから遮断される。従って、一次室３ｉ内の圧縮機吐出ガスはクランク室１ｇへ流入しない。
クランク室１ｉはオリフィス通路を介して吸入室１ｆに連通しているので、クランク室１ｉ内のガスは前記オリフィス通路を通って吸入室１ｆへ流出する。この結果、クランク室１ｉの内圧が低下し、斜板１ｂの傾角が増加し、ピストン１ｃのストロークが増加して可変容量斜板式圧縮機１の吐出圧Ｐｄが増加し、差圧Ｐｄ−Ｐｃｙｌａが増加する。
【００１４】
差圧Ｐｄ−Ｐｃｙｌａが目標値△Ｐを超えると、差圧Ｐｄ−Ｐｃｙｌａが可動板３ｃに印加する付勢力と第１バネ３ｆ′の付勢力の和が前記電磁力と第２バネ３ｆ″の付勢力の和を上回り、弁体３ｇが押し戻されて弁座３ｈから離れ、一次室３ｉと二次室３ｊとが連通する。一次室３ｉ内の圧縮機吐出ガスが、二次室３ｊとガス流出口３ｍと図示しない連通路とを通って、クランク室１ｉに流入する。クランク室１ｉの内圧が上昇し、斜板１ｂの傾角が減少し、変容量斜板式圧縮機１の吐出圧Ｐｄが低下して差圧Ｐｄ−Ｐｃｙｌａが減少する。差圧Ｐｄ−Ｐｃｙｌａが目標差圧△Ｐまで低下すると、弁体３ｇが弁座３ｈに着座して二次室３ｊが一次室３ｉから遮断され、クランク室１ｉへの圧縮機吐出ガスの流入が停止する。
クランク室１ｉ内のガスが前記オリフィス通路を通って吸入室１ｆへ流出し、クランク室１ｉの内圧が低下し、斜板１ｂの傾角が増加し、ピストン１ｃのストロークが増加して変容量斜板式圧縮機１の吐出圧Ｐｄが増加し、差圧Ｐｄ−Ｐｃｙｌａが増加する。
【００１５】
クランク室１ｉへの圧縮機吐出ガスの流入と流入停止とが繰り返されて、クランク室１ｉの内圧が自律的に調節され、差圧Ｐｄ−Ｐｃｙｌａが目標値△Ｐに近づくようにフィードバック制御され、可変容量斜板式圧縮機１の吐出流量が目標値に近づくようにフィードバック制御され、ひいては可変容量斜板式圧縮機１の吐出容量が目標値に近づくようにフィードバック制御される。
【００１６】
本実施例に係る制御弁３においては、可変容量斜板式圧縮機１の吐出圧Ｐｄと全シリンダボア平均内圧Ｐｃｙｌａとの差圧、ひいては可変容量斜板式圧縮機１内の２点間の差圧をフィードバック制御するので、冷凍システム２の各機器を接続する外部冷媒回路に絞りを設ける必要が無く、当該絞りの圧損による空調装置の効率低下も惹起しない。
【００１７】
図４に示すように、全吐出弁１ｇの基部の近傍から延在する連通路１ｍを配設し、図３に括弧書きするように、連通路１ｍを介して、室３ｄの第１区画３ｄ′に、吐出弁１ｇが開く瞬間のシリンダ内圧、すなわちシリンダ内圧のピーク値Ｐｃｙｌｐを導入すると共に、第２区画３ｄ″に可変容量斜板式圧縮機１の吐出圧Ｐｄを導入しても良い。
ＰｃｙｌｐとＰｄとの差圧Ｐｃｙｌｐ−Ｐｄと可変容量斜板式圧縮機１の吐出ガス流量ひいては可変容量斜板式圧縮機１の吐出容量との相関を実験的に或いは理論的に予め検出し、当該相関を制御装置４のメモリーに格納しておけば、差圧Ｐｃｙｌｐ−Ｐｄを目標差圧△Ｐ′に近づくようにフィードバック制御することにより、可変容量斜板式圧縮機１の吐出流量を目標値に近づくようにフィードバック制御し、ひいては可変容量斜板式圧縮機１の吐出容量を目標値に近づくようにフィードバック制御することができる。
【００１８】
尚、この場合には、図１に括弧書きで示すように、制御装置４に入力する外部情報に、可変容量斜板式圧縮機１の回転数Ｎを含ませるのが望ましい。
可変容量斜板式圧縮機１の吐出弁１ｇとしてリード弁を使用する場合、弁座への弁の貼り付きに起因する開弁タイミングの遅れによって、図５に示すように、シリンダ内圧に過渡的なピーク△Ｐｃｙｌｐが発生する場合がある。係る過渡的なピーク△Ｐｃｙｌｐは可変容量斜板式圧縮機１の回転数の増減に伴って増減する。可変容量斜板式圧縮機１の吐出容量を規定するのは、過渡的なピーク△Ｐｃｙｌｐが上乗せされた見掛けのシリンダ内圧のピーク値Ｐｃｙｌｐ′（当該見掛けのピーク値Ｐｃｙｌｐ′が第１区画３ｄ′に導入される）ではなく、見掛けのピーク値Ｐｃｙｌｐ′から過渡的なピーク△Ｐｃｙｌｐを差し引いた後の真のシリンダ内圧のピーク値Ｐｃｙｌｐと可変容量斜板式圧縮機１の吐出圧Ｐｄとの差圧である。△ＰｃｙｌｐとＮとの相関△Ｐｃｙｌｐ＝ｆ（Ｎ）を実験により或いは理論的に検出し、相関ｆ（Ｎ）を予め制御装置４のメモリーに格納し、Ｐｃｙｌｐ′−ｆ（Ｎ）−Ｐｄを目標差圧△Ｐ′に近づくようにフィードバック制御することにより、可変容量斜板式圧縮機１の吐出流量を目標値に近づくように正確にフィードバック制御し、ひいては可変容量斜板式圧縮機１の吐出容量を目標値に近づくように正確にフィードバック制御することができる。Ｐｃｙｌｐ′−ｆ（Ｎ）−Ｐｄの実現は、目標差圧△Ｐ′とｆ（Ｎ）との和に対応する電磁力を発生させることにより行う。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明に係る制御弁においては、圧縮機内の２点間の差圧をフィードバック制御するので、外部冷媒回路に絞りを設ける必要が無く、当該絞りの圧損による空調装置の効率低下も惹起しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る制御弁を備える可変容量斜板式圧縮機の制御システム図である。
【図２】本発明の実施例に係る制御弁を備える可変容量斜板式圧縮機の部分断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る制御弁の断面図である。
【図４】本発明の他の実施例に係る制御弁を備える可変容量斜板式圧縮機の部分断面図である。
【図５】本発明の実施例に係る制御弁を備える可変容量斜板式圧縮機の、吐出弁の貼り付きが発生した状態での、シリンダ内圧の指圧線図である。
【符号の説明】
１  可変容量斜板式圧縮機
２  冷凍システム
３  制御弁
３ａ  電磁ソレノイド
３ｃ  可動板
３ｇ  弁体
４  制御装置
【図１】
2004293514.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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