(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量調整手段と圧縮機の容量そのものを直接的に検出する容量検出手段を備えた斜板式可変容量型圧縮機と、目標とする容量を設定する容量設定手段と、容量検出手段により検出された容量と容量設定手段により設定された容量とを比較し圧縮機の容量が設定容量となるように容量調整手段に作動信号を送る容量制御手段Ａとを有し、前記容量検出手段が、斜板の傾斜角に対応して移動するロッドの位置を検出することにより、斜板の傾斜角検出を介して圧縮機の容量を直接的に検出するものからなることを特徴とする圧縮機の容量制御装置。
【請求項２】
前記圧縮機に接続された被圧縮流体の回路の圧力または温度を検出し、検出値が設定値となるよう圧縮機の容量を制御する容量制御手段Ｂを有し、かつ、容量調整手段に送る作動信号を、前記容量制御手段Ａからの信号と前記容量制御手段Ｂからの信号との間で切り換える手段を有する、請求項１の圧縮機の容量制御装置。
【請求項３】
前記圧縮機が、車両用空調装置の冷媒回路に設けられるものである、請求項１または２の圧縮機の容量制御装置。
【請求項４】
圧縮機の容量自体をフィードフォワード制御する、請求項１ないし３のいずれかに記載の圧縮機の容量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機の容量制御装置に関し、とくに被圧縮流体の回路の圧力や温度とは無関係に圧縮機の容量自体を直接的に制御可能な、車両用空調装置等の冷媒回路の制御に用いて好適な圧縮機の容量制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、たとえば特開平６４−７３１７８号公報に開示されているような可変容量型圧縮機の容量制御が知られている。この従来技術は、冷凍サイクルの冷房能力に関係する物理量（たとえば、冷媒の圧力や温度）に応じて、容量可変調整用の電磁制御弁のデューティ制御などにより、圧縮機の容量を調整するものであった。
【０００３】
このような従来技術においては、圧縮機の容量を単に必要に応じて調整することが制御の基本となっており、圧縮機の容量そのものについては、冷凍サイクルの状況に応じて成り行きで制御される、あるいは、ある程度の概略の目標容量への調整を狙いとして制御されるレベルであった。すなわち、圧縮機の容量自体に目標値を設定し、圧縮機の絶対容量そのものを目標値に制御しようとするものではなかった。そのため、このような従来の圧縮機の容量制御では、たとえば圧縮機の駆動源として車両のエンジンを使用する場合、圧縮機の負荷変動をエンジンへの負荷に対してうまくマッチングさせ、効率のよい空調装置運転を実現するためのシステムを構築しにくいという問題があった。
【０００４】
この問題に対処するために、特許第３０６０６７６号公報には、圧縮機にトルク検出手段を設け、圧縮機の回転トルク検出に基づいてエンジンの出力を調整できるようにした技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、このトルク検出手段を備えた従来技術も、圧縮機の負荷状態を把握してこれをシステム制御に反映させるという技術思想に留まるものであった。すなわち、圧縮機の容量自体を目標値に制御するという技術思想はなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の課題は、上記のような従来の冷凍サイクルの圧力や圧縮機の負荷に応じて圧縮機を制御するという考え方とは異なり、圧縮機の絶対容量そのものが狙いとする目標値となるように制御するという、新しい技術思想に基づいた圧縮機の容量制御装置を提供することにある。
【０００７】
換言すれば、圧縮機の容量目標値を最大容量のｘ％とするとき、そのｘ％の容量を制御目標値として指定し、直接的に、圧縮機の容量をその目標値に制御できるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機の容量制御装置は、容量調整手段と圧縮機の容量そのものを直接的に検出する容量検出手段を備えた斜板式可変容量型圧縮機と、目標とする容量を設定する容量設定手段と、容量検出手段により検出された容量と容量設定手段により設定された容量とを比較し圧縮機の容量が設定容量となるように容量調整手段に作動信号を送る容量制御手段Ａとを有し、前記容量検出手段が、斜板の傾斜角に対応して移動するロッドの位置を検出することにより、斜板の傾斜角検出を介して圧縮機の容量を直接的に検出するものからなることを特徴とするものからなる。
【０００９】
この圧縮機の容量制御装置においては、前述したような従来技術との併用が可能であり、必要に応じて制御手法を切り換えることができるようにすることもできる。たとえば、前記圧縮機に接続された被圧縮流体の回路の圧力または温度などの回路動作パラメータや蒸発器温度などの動作パラメータを検出し、検出値が設定値となるよう圧縮機の容量を制御する容量制御手段Ｂを有し、かつ、容量調整手段に送る作動信号を、前記容量制御手段Ａからの信号と前記容量制御手段Ｂからの信号との間で切り換える手段を有する構成とすることができる。
【００１０】
この本発明に係る圧縮機の容量制御装置は、たとえば、車両用空調装置の冷媒回路に設けられた圧縮機の制御に好適なものである。また、圧縮機としては斜板式可変容量型圧縮機を用いる。この圧縮機の容量調整手段としては、周知のいかなる手段を用いてもよい。また、容量検出手段としては、後述の実施例に示すように、斜板の傾斜角に対応して移動するロッドの位置を検出することにより、斜板の傾斜角検出を介して圧縮機の容量を直接的に検出することとしている。
【００１１】
このような本発明に係る圧縮機の容量制御装置においては、圧縮機の容量自体について目標値を設定し、絶対容量そのものを、他の要因とは無関係に、目標値となるよう直接制御することが可能となる。したがって、圧縮機の容量自体が目標値となるようフィードフォワード制御することも可能となる。
【００１２】
その結果、圧縮機の絶対容量に焦点を合わせた制御が可能となり、たとえば車両のシステム全体で消費するエネルギーの効率改善のための圧縮機容量の制御や、空調装置側の要求に応じた容量の増減、あるいは、駆動源としてのエンジンへの負荷のマッチングなど、システムから要求される任意の容量への制御が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施態様に係る圧縮機の容量制御装置を示している。図１において、１は可変容量型圧縮機２の容量制御装置全体を示しており、可変容量型圧縮機２は斜板式圧縮機からなっている。外部駆動源（図示略）からの駆動力がプーリ３を介して主軸４に伝達され、主軸４と一体に回転するアーム５を介して斜板６が主軸４と一体的に回転される。斜板６は、ハウジング７内に形成されたクランク室８内に設けられている。斜板６は、アーム５に対してはピン９を介して傾動可能に連結されており、主軸４に対しては、傾動可能に主軸４に嵌合されて、該傾動により嵌合部が主軸４に沿って軸方向に移動するようになっている。したがって、斜板６の傾斜角と、主軸４に対する斜板６の嵌合部の相対位置とは、一対一に対応している。
【００１４】
斜板６は、回転時に、その両面側に設けられた一対のシュー１０に摺接する。
各シュー１０は、外面が球面に形成されており、この球面がピストン１１に形成された凹球面座に係合している。この一連の係合機構により、傾斜した斜板６の回転運動が、シュー１０を介して、シリンダブロック１２のシリンダボア１３内に摺動自在に挿入されたピストン１１の往復動に変換される。ピストン１１のストロークは、斜板６の傾斜角に対応しており、傾斜角を変更することにより、ピストン１１のストローク、ひいては圧縮機２の容量が可変される。１５は、シリンダヘッド１４側に形成された被圧縮流体（たとえば、冷媒）の吸入室、１６は、ピストン１１により圧縮された流体の吐出室を示している。
【００１５】
ピストン１１のストロークは、クランク室８の圧力を調整することでピストン１１に加わる背圧を変化させ、斜板６の傾斜角を調整することにより、可変される。クランク室８の圧力は、たとえば、デューティ制御電磁弁１７のオン／オフ動作に伴い、吐出室１６からの連通路１８を通して、クランク室８への連通路１９に向かうガス量を制御することにより、調整される。したがって、電磁制御弁１７を含むこれら一連の機構は、本発明で言う容量調整手段を構成している。
【００１６】
斜板６は、主軸４との嵌合部において、ピン２０を介して、主軸４内に軸方向に摺動自在に挿入されたロッド２１に連結されている。ロッド２１は、斜板６の傾斜角に応じて主軸４に対し出入りし、ロッド２１の軸方向位置と斜板６の傾斜角とは一対一に対応している。このロッド２１の先端に、検出子２２が設けられており、検出子２２の位置がセンサ２３によって検出されるようになっている。すなわち、ピストン１１のストロークを介して圧縮機２の容量に対応する斜板６の傾斜角が、ピン２０を介してロッド２１の移動量（移動位置）に変換され、そのロッド２１の移動位置が、検出子２２を介してセンサ２３によって検出されるようになっている。したがって、これら一連の機構は、本発明で言う容量検出手段を構成している。
【００１７】
上記容量検出手段のセンサ２３と、前記容量調整手段の電磁制御弁１７との間に、本発明に係る容量制御手段Ａ２４が設けられている。容量制御手段Ａ２４では、信号処理手段２５により、センサ２３からの圧縮機容量検出信号が電気的に処理され、その出力と、容量設定手段２６により設定された圧縮機の容量設定値（容量目標値）とが、比較手段２７により比較される。比較した結果、容量設定値（容量目標値）に対する誤差に応じたフィードバック信号が、ソレノイド駆動用増幅回路２８に送られる。ソレノイド駆動用増幅回路２８は、このフィードバック値に応じたデューティ値で電磁制御弁１７を駆動し、それによってクランク室８の圧力を制御することにより、圧縮機２の容量を目標容量に制御する。目標容量は、たとえば最大容量（１００％）に対する割合（０〜１００％）で設定される。
【００１８】
このように、上記第１実施態様においては、圧縮機２の容量そのものを検出して、それを設定目標値と比較して、他のファクターとは無関係に、絶対容量自体を目標値に正確に制御することが可能となる。したがって、圧縮機２の容量を、他の要因に影響されることなく、たとえばフィードフォワード制御することが可能になる。
【００１９】
図２は、本発明の第２実施態様に係る圧縮機の容量制御装置を示している。上記第１実施態様と異なる点は、従来と同様の冷媒回路の圧力や温度（本実施態様では、圧力）の検出信号のフィードバックにより圧縮機容量を制御する回路を備えており、この回路と、図１に示した制御回路とを、必要に応じて切り換えることができるようにした点であり、その他は図１に示した第１実施態様と同じである。
【００２０】
図２における容量制御手段Ｂ３１は、たとえば蒸発器３２から圧縮機２の吸入室１５への冷媒回路に設けられた圧力センサ３３ａ（圧縮機吸入圧力センサ）により冷媒の圧力を検出し、信号処理手段３４を介してその検出圧力値と、圧力設定手段３５により設定された圧力値とを比較手段３６により比較する。比較による誤差に応じたフィードバック値を、ソレノイド駆動用増幅回路２８に送り、電磁制御弁１７を駆動して、上記検出圧力値が設定圧力値となるように圧縮機２の容量が制御される。この容量制御手段Ｂ３１による制御は、従来から周知の制御である。なお、上記圧力センサ３３ａの代わりに、蒸発器温度センサ３３ｂにより蒸発器温度を検出し、その検出信号値を設定値と比較するようにしてもよい。
圧力か温度のいずれか一方を選択すればよい。
【００２１】
上記容量制御手段Ｂ３１と、前述の容量制御手段Ａ２４との間には、いずれの制御形態を採用するかの切換手段３７が設けられている。切換手段３７を必要に応じて切り換えることで、制御の最終目的に応じて、たとえば、消費エネルギー低減やエンジンへの負荷マッチング、冷媒回路の制御改善等の目的に応じて、本発明に係る圧縮機２の絶対容量自体を制御する容量制御手段Ａ２４による制御と、従来から知られている容量制御手段Ｂ３１による制御とを適切に切り換えることが可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧縮機の容量制御装置によれば、圧縮機の容量自体を、他の要因とは無関係に、直接的に目標設定値へと制御できるようになる。これによって、消費エネルギーの効率改善や、必要に応じた圧縮機容量自体の増減、駆動源としてのエンジンへの負荷マッチングなど、車両等におけるシステム全体から要求される圧縮機容量への適切な制御が可能となる。また、必要に応じて圧縮機容量のフィードフォワード制御も可能になり、制御系の簡素化に寄与することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る圧縮機の容量制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施態様に係る圧縮機の容量制御装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  圧縮機の容量制御装置
２  可変容量型圧縮機
３  プーリ
４  主軸
５  アーム
６  斜板
７  ハウジング
８  クランク室
９  ピン
１０  シュー
１１  ピストン
１２  シリンダブロック
１３  シリンダボア
１４  シリンダヘッド
１５  吸入室
１６  吐出室
１７  電磁制御弁
１８  吐出室からの連通路
１９  クランク室への連通路
２０  ピン
２１  ロッド
２２  検出子
２３  センサ
２４  容量制御手段Ａ
２５  信号処理手段
２６  容量設定手段
２７  比較手段
２８  ソレノイド駆動用増幅回路
３１  容量制御手段Ｂ
３２  蒸発器
３３ａ  圧力センサ
３３ｂ  温度センサ
３４  信号処理手段
３５  圧力設定手段
３６  比較手段
３７  切換手段
【図１】
0004926343.tif 000002
【図２】
0004926343.tif 000003