(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に吸入される冷媒の吸入側圧力Ｐｓを検出する吸入圧検出部（１２ａ）と、
外部に吐出される冷媒の吐出側圧力Ｐｄを検出する吐出圧検出部（１４ａ）と、
クランク室（４）に通じるクランク室連通部（１５ａ）と、
該クランク室連通部（１５ａ）と該吐出圧検出部（１４ａ）を連通する圧力調整路（１５）に配置された弁体（２１）が移動することによって該圧力調整路（１５）を開閉する弁部（１６）と、
当該吸入側圧力Ｐｓに感応して該弁部（１６）を開閉する圧力調整バネ（４２）と、
該吸入圧検出部（１２ａ）と該吐出圧検出部（１４ａ）との差圧が該弁部（１６）に作用するように、該吸入圧検出部（１２ａ）と該吐出圧検出部（１４ａ）とを連通する吸入圧室連通路（１３ａ）と、
該弁部（１６）の開閉を行なう駆動部（３０）とを備えた制御弁（１０）に、
制御弁制御手段（５０）から出力されるＰＷＭ制御方式の圧縮比制御信号と、
流量計（６０）の検出結果を元に出力される流量制御信号と、
からなる制御弁制御信号を出力することによって、冷媒の吐出量を制御する可変容量コンプレッサであって、
外部制御手段（８０）から駆動トルクを制限するように要求された際に、前記流量制御信号によって、所定の駆動トルクを越えないように冷媒流量が制限されることを特徴とする可変容量コンプレッサ。
【請求項２】
請求項１に記載の可変容量コンプレッサにおいて、
前記外部制御手段（８０）は、車両の駆動源を制御する制御ユニットであることを特徴とする可変容量コンプレッサ。
【請求項３】
請求項１、または請求項２に記載の可変容量コンプレッサにおいて、
前記流量制御信号によって、前記駆動部（３０）に出力される制御信号の電圧が下げられることを特徴とする可変容量コンプレッサ。
【請求項４】
請求項１、または請求項２に記載の可変容量コンプレッサにおいて、
前記流量制御信号によって、前記駆動部（３０）に出力される制御信号のパルス幅が小さくなることを特徴とする可変容量コンプレッサ。
【請求項５】
内部に吸入される冷媒の吸入側圧力Ｐｓを検出する吸入圧検出部（１２ａ）と、
外部に吐出される冷媒の吐出側圧力Ｐｄを検出する吐出圧検出部（１４ａ）と、
クランク室（４）に通じるクランク室連通部（１５ａ）と、
該クランク室連通部（１５ａ）と該吐出圧検出部（１４ａ）を連通する圧力調整路（１５）に配置された弁体（２１）が移動することによって該圧力調整路（１５）を開閉する弁部（１６）と、
当該吸入側圧力Ｐｓに感応して該弁部（１６）を開閉する圧力調整バネ（４２）と、
該吸入圧検出部（１２ａ）と該吐出圧検出部（１４ａ）との差圧が該弁部（１６）に作用するように、該吸入圧検出部（１２ａ）と該吐出圧検出部（１４ａ）とを連通する吸入圧室連通路（１３ａ）と、
該弁部（１６）の開閉を行なう駆動部（３０）とを備えた制御弁（１０）に、
制御弁制御手段（５０）から出力されるＰＷＭ制御方式の圧縮比制御信号と、
流量計（６０）の検出結果を元に出力される流量制御信号と、
からなる制御弁制御信号を出力することによって、冷媒の吐出量を制御する可変容量コンプレッサの制御方法であって、
外部制御手段（８０）から駆動トルクを制限するように要求された際に、前記流量制御信号によって、所定の駆動トルクを越えないように冷媒流量を制限することを特徴とする可変容量コンプレッサの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吐出容量を変えることができる可変容量コンプレッサと、その制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用空調装置の冷媒循環回路としては、特許文献１〜３に開示されたものがある。特許文献１の車両用空調装置の冷媒循環回路は、図５に示すように、圧縮機ＣＰを備えた圧縮機モジュールＣＰＭと外部冷媒回路１０１とから構成され、外部冷媒回路１０１は凝縮器１０２、膨張弁１０３、蒸発器１０４を備えている。圧縮機ＣＰの吐出室１０７を凝縮器１０２に連通させる流通管１０８の途中には固定絞り１０８ａが設けられている。圧縮機ＣＰはクランク室１１５の圧力を制御することで吐出容量を変更可能なタイプであり、圧縮機モジュールＣＰＭはクランク室１１５の圧力を調整するための制御弁１３２及び圧縮機ＥＣＵ１７７を備えている。そして、エアコンＥＣＵ１８０又はエンジンＥＣＵ１９０から圧縮機ＣＰに要求されたトルク設定指令に対応したトルクで圧縮機ＣＰを運転するように、圧縮機ＥＣＵ１７７が制御弁１３２を制御することにより、制御弁１３２の弁開度が調節され、圧縮機ＣＰの吐出流量が所望の設定トルクに対応した値に変更される。従って、エンジンＥＣＵ１９０が圧縮機ＣＰの負荷トルクを推定せずに、圧縮機ＣＰの負荷トルクの値をエンジン制御データとして使用できるので、車種毎に圧縮機ＣＰの負荷トルク推定用のマップを準備する必要がなく、エンジンＥＣＵ１９０が圧縮機ＣＰの負荷トルクをエンジン制御データとして使用できるものである。
【特許文献１】特開２００１−３１７４６７号公報
【特許文献２】特開２００３−９０２８４号公報
【特許文献３】特開２００３−２７８６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の自動車用空気調和装置では、エアコンＥＣＵ１８０から制御弁１３２への制御信号を強制的に変えて圧縮機ＣＰの駆動トルクを制御しているので、その間の快適性が損なわれるとともに、吐出流量のみを制御しているので、圧縮比が変化することによる急激なトルク変動が生じる可能性が高いという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、急激なトルク変動を生じることなく、駆動トルクを制御することが出きる可変容量コンプレッサとその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する請求項１の発明は、内部に吸入される冷媒の吸入側圧力Ｐｓを検出する吸入圧検出部と、外部に吐出される冷媒の吐出側圧力Ｐｄを検出する吐出圧検出部と、クランク室に通じるクランク室連通部と、該クランク室連通部と該吐出圧検出部を連通する圧力調整路に配置された弁体が移動することによって該圧力調整路を開閉する弁部と、当該吸入側圧力Ｐｓに感応して該弁部を開閉する圧力調整バネと、該吸入圧検出部と該吐出圧検出部との差圧が該弁部に作用するように、該吸入圧検出部と該吐出圧検出部とを連通する吸入圧室連通路と、該弁部の開閉を行なう駆動部とを備えた制御弁に、制御弁制御手段から出力されるＰＷＭ制御方式の圧縮比制御信号と、流量計の検出結果を元に出力される流量制御信号とからなる制御弁制御信号を出力することによって、冷媒の吐出量を制御する可変容量コンプレッサであって、外部制御手段から駆動トルクを制限するように要求された際に、前記流量制御信号によって、所定の駆動トルクを越えないように冷媒流量が制限されることを特徴とする可変容量コンプレッサである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の可変容量コンプレッサにおいて、前記外部制御手段は、車両の駆動源を制御する制御ユニットであることを特徴とする可変容量コンプレッサである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１、または請求項２に記載の車両用空調装置において、前記流量制御信号によって、前記駆動部に出力される制御信号の電圧が下げられることを特徴とする可変容量コンプレッサである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１、または請求項２に記載の車両用空調装置において、前記流量制御信号によって、前記駆動部に出力される制御信号のパルス幅が小さくなることを特徴とする可変容量コンプレッサである。
【０００９】
請求項５の発明は、内部に吸入される冷媒の吸入側圧力Ｐｓを検出する吸入圧検出部と、外部に吐出される冷媒の吐出側圧力Ｐｄを検出する吐出圧検出部と、クランク室に通じるクランク室連通部と、該クランク室連通部と該吐出圧検出部を連通する圧力調整路に配置された弁体が移動することによって該圧力調整路を開閉する弁部と、当該吸入側圧力Ｐｓに感応して該弁部を開閉する圧力調整バネと、該吸入圧検出部と該吐出圧検出部との差圧が該弁部に作用するように、該吸入圧検出部と該吐出圧検出部とを連通する吸入圧室連通路と、該弁部の開閉を行なう駆動部とを備えた制御弁に、制御弁制御手段から出力されるＰＷＭ制御方式の圧縮比制御信号と、流量計の検出結果を元に出力される流量制御信号と、らなる制御弁制御信号を出力することによって、冷媒の吐出量を制御する可変容量コンプレッサの制御方法であって、外部制御手段から駆動トルクを制限するように要求された際に、前記流量制御信号によって、所定の駆動トルクを越えないように冷媒流量を制限することを特徴とする可変容量コンプレッサの制御方法である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、外部制御手段から駆動トルクを制限するように要求された際に、流量制御信号によって、所定の駆動トルクを越えないように冷媒流量が制限されることによって、可変容量コンプレッサに供給される冷媒の流量が制限されて、可変容量コンプレッサを駆動するために必要な駆動トルクを外部制御手段が要求する値以下に抑えることができる。
【００１１】
また、圧縮比制御信号を変えることなく、流量制御信号を変えることにより、配管中の冷媒流量が急激に変化しないので、異音の発生を防止することができる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、外部制御手段が、車両のエンジンを制御する制御ユニットであることにより、エンジンの運転状況に応じて駆動トルクを変えることができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、より高い精度で駆動トルクを外部制御手段が要求する値以下に抑えることができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、より高い精度で駆動トルクを外部制御手段が要求する値以下に抑えることができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、外部制御手段から駆動トルクを制限するように要求された際に、流量制御信号によって、所定の駆動トルクを越えないように冷媒流量が制限されることによって、可変容量コンプレッサに供給される冷媒の流量が制限されて、可変容量コンプレッサを駆動するために必要な駆動トルクを外部制御手段が要求する値以下に抑えることができる。
【００１６】
また、圧縮比制御信号を変えることなく、流量制御信号を変えることにより、配管中の冷媒流量が急激に変化しないので、異音の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態となる可変容量コンプレッサと、その制御方法について詳しく説明する。
【００１８】
〔車両用空調装置の構成〕
まず、図１、図２を参照して、本発明の一実施形態となる車両用空調装置の構成について説明する。図１は車両用空調装置の構成概要図、図２は流量計の構成を示す回路図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の可変容量コンプレッサ１は、車両用空調装置を構成し、配管７４内を循環する冷媒を低温低圧状態で吸入し、高温高圧状態に加圧して吐出する。吐出された冷媒は凝縮器７１で冷却され、膨張弁７２で断熱膨張しつつ、蒸発器７３内で蒸発器７３を通過する空気から熱を吸収して低温低圧に状態変化をし、可変容量コンプレッサ１に吸入され、再度配管７４内を循環する。また、蒸発器７３内の冷媒によって熱を奪われた空気は、除湿された冷風となる。
【００２０】
可変容量コンプレッサ１は、エンジンルームのような車室外に配設され、エンジン（図示せず）の動力がベルト（図示せず）を介して伝達されることで駆動される。可変容量コンプレッサ１には、吸入室２と、吐出室３と、クランク室４とが設けられており、吸入室２には蒸発器７３を通過した低温低圧の気相冷媒が供給され、吐出室３は、ピストン（図示せず）によって圧縮され、高温高圧になった気相冷媒を凝縮器７１に送り出し、クランク室４は、吸入室２と常時連通し、吸入室２の冷媒がクランク室４内に流入可能であり、可変容量コンプレッサ１が停止した状態では吸入室内圧力と同じ圧力になる。
【００２１】
また、クランク室４は、吐出室３と制御弁１０を介して連通し、制御弁１０が開いている時には吐出室３と連通し、吐出室３内の冷媒がクランク室４内に流入可能であり、制御弁１０が閉じている時には吐出室３とクランク室４の間は遮断され、クランク室は吸入室と連通しているので、吸入室２とクランク室４の圧力差が小さくなり、ピストンのストロークが長くなって圧縮容量が大きくなる。
【００２２】
制御弁１０が開き、クランク室４内に吐出側冷媒が流入すると、クランク室４内の圧力と吸入室２内の圧力に差圧（クランク室圧力＞吸入室圧力）が生じるため、ピストンのストロークが短くなり、圧縮容量が小さくなる。
【００２３】
制御弁１０は、制御弁制御手段５０から出力されるＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation制御）方式の圧縮比制御信号と、流量計６０の検出結果を元に出力される流量制御信号とからなる制御弁制御信号によって制御されている。そして、可変容量コンプレッサ１の仕事量は制御弁制御手段５０がＰＷＭ制御により制御弁１０のデューティ比を変化させることによって、クランク室４内の圧力を調整し、圧縮容量を変化させることにより制御される。
【００２４】
また、制御弁１０は、図１に示すように、本体ケース１１の一端側に配置され、吸入室２に通じ、吸入側圧力を検出する吸入圧検出部１２ａと、本体ケース１１の中央部に配置され、吐出室３に通じ、吐出側圧力を検出する吐出圧検出部１４ａと、本体ケース１１の他端側に配置され、弁体２１を駆動する駆動部３０とから主に構成されている。
【００２５】
本体ケース１１には、一端側に吸入圧検出部１２ａを通じて吸入室２と連通する吸入圧室１２と、吐出圧検出部１４ａを通じて吐出室３と連通する吐出圧室１４と、吐出圧室１４とクランク室４を連通する圧力調整路１５と、吐出圧室１４と連通し、後述する仕切部２２によって吐出圧室１４と仕切られる補助吸入圧室１２と、他端側に後述する駆動部３０が配置される駆動部収容室１７が形成されるとともに、吐出圧室１４とクランク室４とを連通する圧力調整路１５と、吸入圧室１２と補助吸入圧室１２とを連通するように吸入圧室連通路１３ａが形成されている。また、本体ケース１１内部には長手方向に沿って、シャフト２０が配置されている。シャフト２０には、一端側から他端側に向かって、ベローズ４０、弁体２１、仕切部２２、アーマチュア３３が順に軸上に一体配置されている。
【００２６】
ベローズ４０は、柔軟性を有する蛇腹材４１と、この蛇腹材４１の内部に配置され、所定のバネ定数を有する圧力調整バネ４２とから構成されている。また、ベローズ４０は、吸入圧室１２内に配置され、一端側がシャフト２０の一端側端部と一体に形成され、且つ他端側が吸入圧室１２の内壁に固定されている。なお、ベローズ４０は、吸入圧室１２内圧力に感応し、吸入側圧力が所定の圧力よりも低い場合には、内部に配置された圧力調整バネ４２によってシャフト２０をスライドさせ、弁部１６を開く。
【００２７】
弁体２１は、圧力調整路１５とともに弁部１６を構成し、シャフト２０がスライドすることにより、圧力調整路１５を開閉するように形成されている。
【００２８】
仕切部２２は、シャフト２０と一体に形成され、スライド自在に配置されている。そして、スライドすることで、吐出圧室１４と補助吸入圧室１２の容積を変えつつ、吐出圧室１４と補助吸入圧室１２との間を密閉しながら仕切っている。
【００２９】
アーマチュア３３は、磁性体によってシャフト２０の他端側端部に一体に形成され、駆動部３０を構成している。
【００３０】
駆動部３０は、本体ケース１１の他端側の駆動部収容室１７に配置されている。駆動部３０は、駆動部収容室１７に配置されるソレノイドコイル３１と、ソレノイドコイル３１の内周に沿って配置され、磁性体で形成されたヨーク３２と、アーマチュア３３とから構成されている。駆動部３０は、制御弁制御手段５０から出力される圧縮比制御信号と、流量計６０の検出結果を元に出力される流量制御信号とからなる制御弁制御信号によってソレノイドコイル３１に通電して励磁し、アーマチュア３３を吸着することでシャフト２０をスライドさせ、弁部１６を開く。
【００３１】
また、差圧設定バネ４３が、補助吸入圧室１２内の仕切部２２とヨーク３２との間に狭持され、吸入圧と吐出側圧力との圧力差が所定値以上になると、吐出側圧力によって差圧設定バネ４３が縮みつつ、シャフト２０がスライドして、弁部１６が開く。
【００３２】
本実施形態で用いられる流量計６０は、図１に示すように、蒸発器７３と可変容量コンプレッサ１の間をつなぐ配管に配置される。また、本実施形態で用いられる流量計６０は、図２に示すように、いわゆる熱式流量計である。熱線６１の温度を吸気冷媒の温度に対して一定温度だけ高く保つための定温度差制御回路（図示せず）を備えている。この定温度差制御回路は、熱線６１が吸入冷媒によって冷却されると、熱線６１への供給電流を上げ、熱線６１を定温度差状態に保とうとする機能を持ち、この供給電流に見合った電圧信号を流量測定値として出力する。なお、流量計６０は熱式流量計のため、質量流量に対応した出力を直接得ることができるので、冷媒の密度（温度、圧力）による計測への影響が無く、補正が不要であるという特徴を備えている。
【００３３】
〔制御弁制御処理〕
＜実施例１＞
本実施例では、図３に示すように、流量制御信号によって、駆動部３０に出力される制御信号の電圧を下げることで冷媒流量を制御する場合について説明する。
【００３４】
まず、制御弁制御手段５０は、空調スイッチ（図示せず）がオンされて、車両用空調装置が稼働すると、目標温度、エバポレータ直後温度センサ（図示せず），室内温度センサ（図示せず），外気温度センサ（図示せず），及び日射センサ（図示せず）の検出値等に従って、制御弁１０に出力される制御弁制御信号のデューティ比を変化させ、車室内温度を素早く設定された目標温度にする。
【００３５】
そして、車両用空調装置が稼働中に、車両の駆動源であるエンジン（図示せず）の運転状態が変化し、例えば、車両が加速中である、アイドル運転中である、エンジン（たとえば、いわゆる直噴ガソリンエンジン、リーンバーンエンジンなど）の燃焼モードが変化するなどの条件に応じて、外部制御手段であるエンジン制御ユニット８０から駆動トルクを制限するように要求されると、上記流量制御信号によって、駆動部３０に出力される制御信号の電圧が所定値まで下げられる。
【００３６】
そして、駆動部３０に出力される制御信号の電圧が下がると、可変容量コンプレッサ１の容量が小さくなり、結果として循環する冷媒流量が減少する。
【００３７】
なお、可変容量コンプレッサ１の駆動トルクは、圧縮動力Ｐ０を算出する下記計算式（１）と、動力Ｐ０と駆動トルクの関係式（２）から吸入側圧力Ｐｓ、吐出側圧力Ｐｄ、冷媒流量によって決まるため、冷媒の最大流量を制限することによって駆動トルクの上限を制限することができる。
【００３８】
動力P0=(Ps・V/6120)・{n/(n-1)}・{(Pd/Ps)^((n-1)/n)-1}・(ηv/ηad)    （１）
動力P0＝駆動トルク×回転数      （２）
以上の構成、および制御方法により、エンジン制御ユニット８０から駆動トルクを制限するように要求された際に、流量制御信号によって、所定の駆動トルクを越えないように冷媒流量が制限されることによって、可変容量コンプレッサ１に供給される冷媒の流量が制限されて、可変容量コンプレッサ１を駆動するために必要な駆動トルクをエンジンの運転状況に応じて、制御ユニット８０が要求する値以下に抑えることができる。
【００３９】
また、圧縮比制御信号を変えることなく、流量制御信号を変えることにより、配管中の冷媒流量が急激に変化しないので、異音の発生を防止することができる。
【００４０】
さらに、冷媒流量を流量計６０検出し、検出結果を流量制御信号に反映させるため、より高い精度で駆動トルクを外部制御手段が要求する値以下に抑えることができる。
【００４１】
なお、駆動トルク低減信号が長時間出力される場合には、制御弁制御手段５０を介せずに流量を制限しているために、制御弁制御手段５０が冷力が不足していると判断し、冷媒流量を増やそうとするため、エンジン制御ユニットから制御弁制御手段５０に制御信号を固定するように指令を出すように構成することも可能である。
【００４２】
＜実施例２＞
本実施例では、図４に示すように、流量制御信号によって、駆動部３０に出力される制御信号のパルス幅を小さくすることで冷媒流量を制御する場合について説明する。本実施例も上記実施例１と同様に、制御弁制御手段５０は、制御弁１０に出力される制御信号のデューティ比を変化させ、車室内温度を素早く設定された目標温度にする。
【００４３】
そして、車両用空調装置が稼働中に、車両の駆動源であるエンジン（図示せず）の運転状態が変化し、外部制御手段であるエンジン制御ユニット８０から駆動トルクを制限するように要求されると、上記流量制御信号によって、駆動部３０に出力される制御信号の駆動部３０に出力される制御信号のパルス幅が小さくなる。駆動部３０に出力される制御信号のパルス幅が小さくなると、可変容量コンプレッサ１の容量が小さくなり、結果として循環する冷媒流量が減少する。
【００４４】
なお、本実施例の流量制御信号は、制御弁制御手段５０から出力される制御弁制御信号の周波数に対して１０倍以上の周波数になるように設定されている。
【００４５】
以上の構成、および制御方法により、エンジン制御ユニット８０から駆動トルクを制限するように要求された際に、流量制御信号によって、所定の駆動トルクを越えないように冷媒流量が制限されることによって、可変容量コンプレッサ１に供給される冷媒の流量が制限されて、可変容量コンプレッサ１を駆動するために必要な駆動トルクをエンジンの運転状況に応じて、制御ユニット８０が要求する値以下に抑えることができる。
【００４６】
また、圧縮比制御信号を変えることなく、流量制御信号を変えることにより、配管中の冷媒流量が急激に変化しないので、異音の発生を防止することができる。
【００４７】
さらに、冷媒流量を流量計６０検出し、検出結果を流量制御信号に反映させるため、より高い精度で駆動トルクを外部制御手段が要求する値以下に抑えることができる。
【００４８】
なお、駆動トルク低減信号が長時間出力される場合には、制御弁制御手段５０を介せずに流量を制限しているために、制御弁制御手段５０が冷力が不足していると判断し、冷媒流量を増やそうとするため、エンジン制御ユニットから制御弁制御手段５０に制御信号を固定するように指令を出すように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本願発明の一実施形態を示す車両用空調装置の構成概要図である。
【図２】本実施形態に適用した流量計の構成を示す回路図である。
【図３】流量制御信号によって、駆動部に出力される制御信号の電圧を下げることで冷媒流量を制御する場合の動作特性を示すタイムチャートである。
【図４】流量制御信号によって、駆動部に出力される制御信号のパルス幅を小さくすることで冷媒流量を制御する場合の動作特性を示すタイムチャートである。
【図５】従来例の構成を示す装置概要図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…可変容量コンプレッサ
４…クランク室
１０…制御弁
１２ａ…吸入圧検出部
１３ａ…吸入圧室連通路
１４ａ…吐出圧検出部
１５…圧力調整路
１５ａ…クランク室連通部
１６…弁部
２１…弁体
３０…駆動部
４２…圧力調整バネ
５０…制御弁制御手段
６０…流量計
８０…外部制御手段
Ｐｄ…吐出側圧力
Ｐｓ…吸入側圧力
【図１】
0004616103.tif 000002
【図２】
0004616103.tif 000003
【図３】
0004616103.tif 000004
【図４】
0004616103.tif 000005
【図５】
0004616103.tif 000006