JPH0358925B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用空調装置に用いられる自動車
用冷凍サイクル制御装置に関する。特に本発明の
冷凍サイクル制御装置は、吐出容量を可変できる
圧縮機を用いる空調装置に用いられる。

〔従来の技術〕

従来の自動車用空調装置は第１図に示すごとく
圧縮機１、凝縮器２、レシーバ３、膨張弁４、蒸
発器５からなる上記圧縮式冷凍サイクルを有して
おり、各機器が冷媒配管にて順次接続される。圧
縮機１は電磁クラツチ７を介して自動車走行用エ
ンジン（図示せず）により駆動されるので、走行
状態に応じエンジンの回転数が増加するにともな
い、圧縮機の回転数も増加するものとなる。そし
て、圧縮機の吐出量はその回転数の変更に伴い増
減することとなる。従つて、圧縮機回転数が増加
減するのに伴つて冷房能力が変化した結果、冷房
能力が過剰となる事態も生じる。

また、外気温の低下や吸入空気の内外気切換え
等により冷房負荷が減少した場合も、結果として
冷房能力が過剰となり、蒸発器５のフイン温度、
すなわち冷媒の蒸発温度が0゜以下に低下すること
がある。この場合、フインに霜が付着したり、氷
結したりすることとなり、送風機８によつて送風
される風量が減少し、結果として冷房機能が損な
われてしまうことになる。

そのため、この着霜現象を防止しり、車室内の
温度制御を目的として、蒸発器５の直後の空気温
度をサーミスタ等の温度検地器６にて検知し、第
２図に示す制御回路９にてリレー１０の接点１０
ａを開閉することにより、電磁クラツチ７を断続
制御していた。すなわち、電磁クラツチ７の制御
にともない、圧縮機１の稼働時間を調整すること
によつて、冷媒の蒸発温度を制御し、併せて蒸発
器直後の空気温度を制御するようにしていた。

しかしながら、このような構成では冷房負荷が
低下したり、圧縮機の回転数が増加したりする
と、上述の如く圧縮機能力過剰の状態となり、冷
房サイクルの能力が冷房負荷を上回つてしまうこ
とになる。そのため、第３図に示すように蒸発器
５直後の空気温度Ｔが低下し、Ｃ点で設定温度
T₀以下となる。しかしながら、温度感知器６は
その熱容量のため制御回路９を作動させるまで
に、第３図のＩに示す時間的な遅れをもつてお
り、Ｃ点から制御回路９が働くａ点までの間、す
なわち前記Ｉの時間、空気温度Ｔはさらに減少
し、設定温度T₀よりもかなり低くなる。そして
ａ点で制御回路９が働きクラツチ７が切れると、
圧縮機は停止し膨張弁７が閉じ蒸発器５への液冷
媒の供給が止まる。すると、蒸発器５内圧力P_L
が上昇し、冷媒の過熱域が増加するため、蒸発器
の有効熱面積を減少する。その結果、蒸発器５直
後の空気温度Ｔが急上昇することになり、ｄ点で
前提温度T₀以上になる。しかし上記と同様の理
由により温度感知器の時間遅れの時間閉じるた
め、制御回路が作動するｂ点まで空気温度Ｔは上
昇し続ける。ｄ点で制御回路９が作動し、クラツ
チ７が再び接続され、圧縮機１が動き始め、以後
上記動作を繰り返すことになる。

ところでこのような動作を繰り返すため次のよ
うな問題点が生ずる。

(1) 圧縮機稼働時、圧縮機１は冷房能力に比べ能
力過剰となつているが、圧縮機停止時には蒸発
器５での液冷媒不足による過熱域増加のための
冷房能力低下があり、全体として無駄な労力を
消費していることになる。

(2) 圧縮機１の断続運転により蒸発器吐出空気温
度が著しく変動し、冷房感が悪化する。

(3) クラツチ７が断続する時、クラツチまたは摩
擦面に働くトルクの変動が大きく、クラツチの
耐久性を劣化することになる。

(4) クラツチ７が接続する時、自動車走行用エン
ジンに比較的大きなトルクが加わるため、乗員
にシヨツクを与え走行フイーリングを悪化させ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記点に鑑み、圧縮機として吐出容
量を変化させる容量可変部材を内蔵する可変容量
型のものを用い、この容量可変部材を制御する制
御信号を出力し、圧縮機の能力自身を制御するこ
とにより、圧縮機の消費動力を著しく低減できる
と共に、蒸発器本体の氷結等による冷房能力の低
下を防止できるようにすることを目的とする。し
かも本発明は圧縮機の断続使用による空気温度の
変動をなくして冷房感を向上させ、更にクラツチ
等の耐久性をも向上させることができるようにす
ることを目的とする。

特に、本発明は蒸発器の入口側空気温度が高い
時には蒸発器直後の空気温度が低下するように圧
縮機の容量制御を補正して、蒸発器が氷結しない
領域で高冷房能力を発揮させるようにすることを
目的とする。

併せて、本発明は実際の圧縮機の容量もフイー
ドバツクし、この圧縮機の容量変化に基づいても
蒸発器の表面温度を可変とすべく補正を行い、そ
れによつても蒸発器が氷結しない領域で高冷房能
力が発揮できるようにすることを目的とする。

〔構成〕

上記目的を達成するため、本発明では蒸発器の
直後の空気温度または蒸発器表面温度を検知する
第１の検知手段と、蒸発器の入口側空気温度を感
知する第２の温度感知手段と、圧縮機の容量可変
部材の動作位置を検出する位置検出手段との信号
に基づいて、制御手段が圧縮機の可変容量部材を
制御する駆動信号を駆動装置に出力するように構
成する。特に、制御手段は第１の温度感知手段に
て感知された第１の検出温度信号、第２の温度感
知手段にて感知された第２の検出温度信号および
位置検出手段にて検出された動作位置信号とを相
互に関連付けて制御するようにしている。

すなわち、制御手段は第１の検出温度信号と、
第２の検出温度信号と動作位置信号とを入力する
と共に、これらの信号を合成し、この合成値に基
づき蒸発器の氷結防止用に設定した制御信号を定
めるようにする。

〔作用〕

上記構成を採用したことにより、本願発明で
は、蒸発器の吸入側の温度と出口側の温度とを相
互に関係付けて蒸発器氷結防止用の温度設定を極
めて良好なものに保持することができる。上述の
如く蒸発器直後の空気温度が同一であつても、蒸
発器の入口側空気温度が高いとその入口側空気温
度が低い場合に比べて平均的にみて蒸発器の表面
温度が高くなるので、本願発明では、この特性を
巧みに利用することができる。

すなわち、蒸発器入口側空気温度が高く平均的
にみて蒸発器の表面温度が高くなつている時に
は、蒸発器直後の空気温度が多少低くなつても蒸
発器が氷結しにくいことになる。本願発明は、こ
の点に鑑みて蒸発器の入口側空気温度が高い時に
は、蒸発器直後の空気温度が低下するように圧縮
機の容量を制御して、蒸発器が氷結しない領域で
高冷媒能力を発揮できるようにする。

さらに本願発明では、蒸発器の出口側温度およ
び入口側温度に基づき圧縮機の容量を可変した際
であつても、この圧縮機の容量可変信号も合成し
た値で蒸発器の氷結防止用の設定値を制御するた
め、圧縮機の容量可変部材のハンチングを未然に
防ぐことができる。また同時に蒸発器温度制御の
オーバーシユート、アンダーシユートも小さくす
ることができる。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す実施例に基づいて説明す
る。

本発明装置における冷凍サイクルは第１図と同
じでよいので、詳細説明は省略する。第４図は本
発明装置の制御システムの全体を概略的に示すも
ので、１１は自動車用空調装置の樹脂製通風ケー
シングで、その内部には冷凍サイクルの一部を構
成する蒸発器５やモータ駆動の送風機８が設けら
れている。通風ケーシング１１の一端側は図示し
ない内外気切替箱を介して内気吸入口および外気
吸入口に連通し、他端側は図示しないヒータユニ
ツトを介して車室内への吹出口（冷房用上方吹出
口、暖房用下方吹出口等）に連通している。前記
蒸発気５の出口側冷媒回路には圧縮機１２が接続
されており、この圧縮機１２は電磁クラツチ１３
を介して自動車エンジンにより駆動される。更
に、この圧縮機１２は後記するように吐出容量を
可変する容量可変部材を内蔵する可変容量型とし
て構成してある。

１４は蒸発器５直後の空気温度を感知するため
のサーミスタからなる温度感知器で、蒸発器５の
熱交換フインと接するようにして蒸発器５に保持
されている。２３は蒸発器５の入口側空気温度を
感知するためのサーミスタからなる温度感知器
で、蒸発器５へ向かう空気流れの途中に配設され
ている。２４は前記圧縮機１２に内蔵される容量
可変部材の位置を検出する位置検出装置で、容量
可変部材の動きに連動するポテンシヨメータより
なる。２５は圧縮機１２を駆動する自動車エンジ
ンの回転数を検出する回転検出器で、その入力端
子２５ａにはエンジン回転数に対応した周波数の
パルス信号例えば点火コイル一次側回路のパルス
信号が印加されるようになつている。

１５は蒸発器直後の空気温度の制御値を決める
設定抵抗である。又、１６は制御手段で、上記各
素子１４，１５，２３，２４，２５の信号が入力
されるようになつている。すなわち、上記素子１
４，２３，２４を直接接続し、この直列回路と設
定抵抗１５との接続点Ａに回転検出器２５の出力
を加え、この接続点Ａの電位が制御手段１６の電
気回路に入力されるようになつている。

１７は前記圧縮機１２内の容量可変部材を駆動
するためのサーボモータで、制御回路１６の出力
によつて制御される。１８はサーボモータ１５の
駆動トルクを圧縮機１２の容量可変部材に伝える
ためのウオームギヤである。１９は圧縮機１２の
運転を断続するためのリレー接点で、電磁クラツ
チ１３の通電を断続するものである。２０は制御
回路で、エンジン回転数、外気温等を感知し、こ
れらの低下によつてリレー接点１９を開にするも
のである。２１は空調装置の作動スイツチ、２２
は車載の電源バツテリである。

第５図は制御手段１６の具体的一例を示すもの
で、設定抵抗１５と前記直列回路との接続点Ａの
電位を入力とする２つの比較器１６１，１６２を
有しており、第１の比較器１６１の基準電位V₁
の方が第２の比較器１６２の基準電位V₂より高
くしてある。この基準電位V₁とV₂の差は可変抵
抗１６３により自由に調整できる。第１の比較器
１６１の出力１６１ａによつてトランジスタ１６
４ａ，１６４ｂがオンオフされ、第２の比較器１
６２の出力１６２ａによつてトランジスタ１６５
がオンオフされる。１６６〜１７１はサーボモー
タ１７駆動用のトランジスタである。

回転検出器２５には周波数−電圧（Ｆ−Ｖ）変
換回路２５ｂが備えられており、その出力電圧は
第６ａ図に示すようにエンジン回転数の上昇に伴
つて低下するように構成されている。この周波数
−電圧変換回路２５ｂの出力電圧は演算増幅器２
５ｃとトランジスタ２５ｂと抵抗２５ｅとダイオ
ード２５ｆとからなる電圧−電流変換回路によつ
てトランジスタ２５ｄのコレクタ電流の大きさに
変換される。すなわち、演算増幅器２５ｃは前記
回路２５ｂの出力電圧とトランジスタ２５ｄのエ
ミツタ電位とが等しくなるように作用するので、
トランジスタ２５ｄのコレクタ電流はエンジン回
転数が低い程大きく、エンジン回転数の上昇に伴
つて減少するようになつている。

第６図ｂは制御手段１６の作動特性を示すもの
で、制御手段１６は、温度感知器１４のサーミス
タ抵抗値R₁₄と温度感知器２３のサーミスタ抵抗
値R₂₂と位置検出装置２４のポテンシヨメータ抵
抗値R₂₄の直列総抵抗Rs設定抵抗１５の抵抗値
R₁₅とバランスするようにサーボモータ１７の回
転を制御するものであり、回転検出器２５の出力
はエンジン回転数の変動による圧縮機容量の変化
を補正するものである。

ここで、説明の便宜上、回転検出器２５の出力
による補正量が一定と仮定して説明すると、第１
の比較器１６１は電位V_Aが基準電位V₁を越える
と、その出力１６１ａが“Lo”レベルより“Hi”
レベルとなり、逆に電位V_Aが基準電位V₁より一
定値V_Cだけ小さくなると、その出力１６１ａが
“Hi”レベルより“Lo”レベルに復帰する。ここ
で、上記一定値V_Cで示されるヒステリシス特性
は、第１の比較器１６１に接続された帰還抵抗の
抵抗値で設定される。

第２の比較器１６２は電位V_Aが基準電位V₂を
越えると、その出力１６２ａが“Lo”レベルよ
り“Hi”レベルとなり、逆に電位V_Aが基準電位
V₂より一定値V_Cだけ小さくなると、その出力ａ
が“Hi”レベルより“Lo”レベルに復帰する。
ここで、上記一定値V_Cで示されるヒステリシス
特性は、第２の比較器１６２に接続された帰還抵
抗の抵抗値で設定される。また、基準電位V₂は
R_SとR₁₅が所定の抵抗値において等しくなつたと
き（R_S＝R₁₅＝所定の抵抗値）の電位V_Aと等しく
設定されている。

次に、本発明における可変容量型圧縮機１２の
構成、作動について詳述する。

第７図ないし第９図において、１０１はシヤフ
トであり、その左端側は第４図図示の電磁クラツ
チ１３および図示しないＶベルトを介して駆動源
をなす自動車用エンジンに連結し、エンジンの駆
動力により回転するものである。１０２はシヤフ
ト１０１にキー止めにより固定され、シヤフト１
０１と一体に回転する斜板であり、この斜板１０
２の回転はシユー１０３を介してピストン１０４
を往復運動させる。１０５，１０６はハウジング
で、前記ピストン１０４の往復運動を支持するシ
リンダ部１０７を有しており、前後に２分割され
てアルミニウム等でダイカスト成形されている。

１０８はこのハウジング１０５，１０６内に形
成された吸入通路室である。そして、第８図から
第９図に示すようにシリンダ部１０７は５ケ所１
０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ，１０７
ｅ形成されており、最下方のシリンダ部１０７ｃ
と１０７ｄ間のみ88゜の角度で間隔が設けてあり、
他のシリンダ部間の間隔はいずれも68゜となるよ
うになつている。また、吸入通路室１０８は第９
図に示すように各シリンダ部１０７間に形成され
ており、この吸入通路室１０８はすべて図示しな
い１つの冷媒導入口に接続され、この導入口を経
てエバポレータ５の出口側冷媒回路に連通してい
る。

１０９，１１０はサイドハウジングで、前記ハ
ウジング１０５，１０６の外側にバルブプレート
１１１，１１３を挟んで配設されており、このサ
イドハウジング１０９，１１０のうち、前記吸入
通路室１０８にバルブプレート１１１，１１２の
吸入側連通穴（図示せず）を介して直接連通する
部分には吸入室１１３が形成されており、さらに
このサイドハウジング１０９，１１０のうち、吸
入室１１３の内周で前記ピストン１０４と対向す
る位置には吐出室１１４が形成されている。この
吐出室１１４はバルブプレート１１１，１１２の
図示しない吐出側連通穴を経てハウジング１０
５，１０６の吐出通路室１１４ａ（第９図）に通
じている。

１１５，１１６はバルブプレート１１１，１１
２とハウジング１０５，１０６との間に介在する
弾性金属例えばばね鋼製の円板状弾性金属板で、
この弾性金属板１１５，１１６のピストン１０４
と対向する位置には図示しないＵ字形の切欠きを
設けて吸入弁が形成してある。なお、ハウジング
１０５，１０６、サイドハウジング１０９，１１
０及びバルブプレート１１１，１１２は通しボル
ト１１７によつて一体に連結されており、通しボ
ルト１１７は組付けを容易とするためハウジング
１０５，１０６内では吸入通路室１０８内を通る
ようになつている。

１１８，１１９は通常のニードルベアリングを
用いたラジアルベアリングであり、ハウジング１
０５，１０６にアウターレースを固定されてシヤ
フト１０１を回転自在に保持するものである。１
２０，１２１はスライドベアリングであり、ハウ
ジング１０５，１０６の中心部と斜板１０２との
間に位置して、斜板１０２のスラスト方向（軸方
向）にかかる力つまり斜板１０２がピストン１０
４を往復運動させるとき受ける反力を支持するも
のである。

１２２はシヤフトシールで、サイドハンジング
１０９，１１０のうち駆動源側（換言すれば電磁
クラツチ１３側）に位置するサイドハウジング１
０９とシヤフト１０１との間に位置して、圧縮機
内部の冷媒ガスおよび潤滑油が外部へ漏れないよ
う気密を保持するものである。

１２３はサーボモータ１７の保持具で、後側の
サイドハウジング１１０にビス１２４にて固定さ
れている。サードモータ１７のウオームギヤ１８
は第８図に示すようにウオームギヤ１２５によつ
て作動軸１２６に連結されている。この作動軸１
２６は最下方のシリンダ部１０７ｃ，１０ｄ間の
スペースを利用し、後側のバルブプレート１１２
から前側のバルブプレート１１１に至る間に配設
されており、かつ作動軸１２６のバルブプレート
１１１，１１２に隣接する部位には、それぞれ平
歯車１２７，１２８が取り付けられている。

１２９，１３０は環状をした可変リングで、容
量可変部材をなすものであり、この可変リング１
２９，１３０はハウジング１０５，１０６のう
ち、シリンダ部１０７の外周に設けた円筒状空間
内に圧縮機駆動シヤフト１０１と同心状となるべ
く配設されている。この可変リング１２９，１３
０には作動軸１２６の回転力が平歯車１２７，１
２８及び可変リング１２９，１３０内周部に設け
られた歯１２９ａ，１３０ａを介して伝えられ回
動するようになつている。

そして、各シリンダ部１０７の壁面には可変リ
ング１２９，１３０に最も近い位置に各２ケ所づ
つバイパス孔１３１ａ，１３１ｂが設けられてお
り、このバイパス孔１３１ａ，１３１ｂは可変リ
ング１２９，１３０の内周面に円周方向に設けら
れたバイパス溝１３２ａ，１３２ｂ、可変リング
１２９，１３０内にシヤフト１０１と平行に配設
されたバイパス溝１３３、及び可変リング１２
９，１３０の内周面のうち、圧縮機中央側に全周
にわたつて設けられたバイパス溝１３４を介し
て、ハウジング１０５，１０６にあけられたバイ
パスポート１３５へ連通するようになつており、
更にこのバイパスポート１３５はハウジング１０
５，１０６に設けられた吸入通路室１０８に導通
させるべく形成されている。

本実施例においては、シリンダ１０７壁面にあ
げられたバイパス孔１３１ａ，１３１ｂはそれぞ
れシリンダ容積を３等分する位置に配設されてお
り、圧縮機中央部側のポート１３１ｂのみ、ある
いは両方のポート１３１ａ，１３１ｂが可変リン
グ１２９，１３０の回転角に対応してバイパス溝
１３２ａ，１３２ｂに対向するような配置になつ
ている（第１０，１１図参照）。

さらにバイパス溝１３２ａ，１３２ｂは５つの
シリンダ１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ，１０７
ｄ，１０７ｅにそれぞれ対応して配設されている
が、第１２図に示すごとく可変リング１２９，１
３０の円周方向にそれぞれ異なつた長さで設けら
れており、可変リング１２０，１３０の回転角に
応じ、吸入通路室１０８と導通するシリンダ１０
７の数が異なるよう工夫されている。

すなわち、本実施例の場合、回転角が0゜の場
合、全てのバイパス孔１３１ａ，１３１ｂ（計20
個）が可変リング１２９，１３０のバイパス溝１
３３に直列対向するように位置し、このバイパス
溝１３３、バイパス溝１３４及びハウジング１０
５，１０６のバイパスポート１３５を介して吸入
通路１０８に導通しており、正味の圧縮仕事をす
るシリンダ容積は最小となつている。

そして、回転角が4゜の場合にはシリンダ１０７
ｅに設けられたバイパス孔１３１ａのみが、バイ
パス溝１３２ａと導通しておらず、残りのバイパ
ス孔１３１ａ，１３１ｂはいずれも吸入通路室１
０８と導通している。以後、回転角が8゜、12゜、
…、と4゜づつ増えていくに従い、吸入通路室１０
８と導通しないバイパス孔が１個づつ増加してい
き、回転角が36゜の時には、シリンダ１０７ａに
設けられたバイパス孔１３１ｂのみがバイパス溝
１３２ｂを介して吸入通路室１０８と導通し、他
は導通していない状態となり、回転角が40゜にな
つたとき全てのバイパス孔１３１ａ，１３１ｂが
閉塞され、圧縮機仕事のためのシリンダ容積は最
大となる。この可変リング１２９，１３０の回転
角と正味の圧縮仕事をするシリンダ容積との関係
を示すと第１３図のようになり、最大容量Vmax
と１／3Vmaxとの間でシリンダ容積を10段階に
わたつて微細に制御できる。

なお、上記可変リング１２９，１３０の回転位
置は位置検出装置２４のポテンシヨメータによつ
て電気信号として検出できるようになつている。
即ち、作動軸１２６の端面に形成されたウオーム
ギヤ１２５が位置検出装置２４の作動歯車２４１
と歯合するようになつており、作動軸１２６（ウ
オームギヤ１２５）の回動に応じて位置検出装置
２４のポテンシヨメータ抵抗値が可変して、その
結果可変リング１２９，１３０の位置に応じて定
まる電気信号が出力されるようになつている。

位置検出装置２４は、その端面に形成されたス
テー２４２を介してサイドハウジング１１０にビ
ス２４３により固定されている。なお、サイドハ
ウジング１１０のうち、位置検出装置２４が保持
される部位および前述のサーボモータ１７が保持
される部位には収納用の溝を形成することによ
り、サーボモータ１７、位置検出装置２４等の保
持をより確実にすると共に、サイドハウジング１
１０の面よりサーボモータ１７等があまり飛び出
ないようにしてある。また、サーボモータ１７、
ウオーム歯車１８，１２５、位置検出装置２４等
は防塵のため図示しないカバーで覆われている。

次に、上記斜板式圧縮機１２部のみの作用を説
明する。

電磁クラツチ１３が接続され、シヤフト１０１
および斜板１０２が回転し始めると、蒸発器５で
気化された冷媒ガスはハウジング１０５，１０６
に設けられた図示しない導入口より吸入通路室１
０８へ導入され、バルブプレート１１１，１１２
の吸入側連通穴（図示せず）を通つて前後のサイ
ドハウジング１０９，１１０の吸入室１１３へ流
入する。そして、斜板１０２の回転に伴いシリン
ダ部１０７内を往復運動するピストン１０４が吸
入行程となつたとき、冷媒ガスはバルブプレート
１１１，１１２中の吸入口より弾性金属板１１
５，１１６に形成された吸入弁を経てシリンダ部
１０７内へ吸い込まれる。次に、ピストン１０４
が圧縮行程に移ると、前記吸入弁によつて吸入口
がとじられ、シリンダ部１０７内の冷媒ガスは、
ピストン１０４により圧縮され、バルブプレート
１１１，１１２の吐出口および吐出弁（図示せ
ず）を経てサイドハウジング１０９，１１０内の
吐出室１１４へ吐出され、再びバルブプレート１
１１，１１２の図示しない吐出側連通穴よりハウ
ジング１０５，１０６内の吐出通路室１１４ａへ
流入し、その後ピストン１０４の圧縮行程で高
温・高圧になつた冷媒ガスはハウジング１０５，
１０６の図示しない吐出口より凝縮器２へ送られ
る。

上記作動時において、シヤフト１０１の回転数
はエンジンの回転数に応じて可変されることにな
るため、圧縮機１２としての吐出能力もエンジン
の回転数によつて増減し、エンジンの高回転時等
には冷凍サイクルの運転状態より要求される能力
に比して圧縮機２０の吐出能力の方が異常に大き
くなつてしまうという事態も起こりうる。しかし
ながら、本発明の圧縮機１２ではこのように吐出
能力が過大となる状態ではシリンダ１０７の吐出
容量を減少させて吐出能力の低減が図れるように
なつている。

そこで、この圧縮機１２の容量制御機構の作動
を以下説明する。

蒸発器直後の空気温度は感知器１４によつて感
知され、また蒸発器入口側の空気温度は感知器２
３によつて感知されるが、蒸発器５の吸入空気温
度が上昇して冷房負荷が増大すると、両感知器１
４，２３の感知温度が上昇して両感知器１４，２
３のサーミスタ抵抗値R₁₄，R₂₃が減少する。そ
の結果前述の直列総抵抗Rs（＝R₁₄＋R₂₃＋R₂₄）
が設定抵抗１５の抵抗値R₁₅より減少し、第６図
ｂにおいてV_Aが（V₂−V_C）より小さくなると
（V_A＜V₂＋V_C）、第２の比較器１６２の出力１６
２ａが“Hi”レベルより“Lo”レベルに反転し、
トランジスタ１６５がオフするので、トランジス
タ１６８，１６９，１７０がオンする。

このとき、第６図ｂの特性からわかるように第
１の比較器１６１の出力１６１ａは“Lo”レベ
ルであり、トランジスタ１６４ａがオフし、トラ
ンジスタ１６４ｂがオンしていたので、トランジ
スタ１６６，１６７，１７１はオフしている。そ
の結果、サーボモータ１７にはトランジスタ１７
０のエミツタ・コレクタおよびトランジスタ１６
９のコレクタ・エミツタを通して電流が流れる。
従つて、サーボモータ１７は正回転し、ウオーム
ギヤ１８を介してウオームギヤ１２５、作動軸１
２６、平歯車１２７，１２８、および可変リング
１２９，１３０が第９図の時計方向に回転する。
その為、第１２図で定義された可変リング１２
９，１３０の回転角が増加し、正味シリンダ容積
が増加する。従つて、圧縮機能力が増大し、冷房
負荷に応じた冷房能力が得られることとなる。そ
して、この冷房能力の増加に伴つて、蒸発器直後
の空気温度は次第に低下する。

これにより、感知器１４の抵抗値R₁₄が空気温
度低下に伴つて次第に増大する。またこのとき位
置検出装置２４も可変リング１２９，１３０の回
転と同時に作動し、その抵抗値R₂₄が増大し、電
位V_Aを上昇させる。その結果、電位V_Aが基準電
位V₂より大きくなると（V_A＞V₂）、第２比較器
１６２の出力１６２ａが“Hi”レベルとなり、
トランジスタ１６５がオン状態となるので、トラ
ンジスタ１６８，１６９，１７０がオフする。こ
のとき、第１の比較器１６１の出力１６１ａはま
だ“Lo”レベルであるので、トランジスタ１６
６，１６７，１７１はオフ状態を継続している。
従つて、サーボモータ１７への通電が断たれ、サ
ーボモータ１７が停止し、可変リング１２９，１
３０の位置が保持され、冷房負荷に応じた圧縮機
容量が設定される。

一方、蒸発器入口空気温度が低下して冷房負荷
が減少した場合には、蒸発器直後の空気温度も低
下して、感知器１４，２３のサーミスタ抵抗値
R₁₄、R₂₃が共に増大し、それに応じて電位V_Aが
上昇することとなる。そして、電位V_Aが基準電
位より大きくなると、すなわちV_A＞V₁になると、
第１の比較器１６１の出力１６１ａが“Lo”レ
ベルより“Hi”レベルとなり、トランジスタ１
６４ａがオンし、トランジスタ１６４ｂがオフす
るので、トランジスタ１６６，１６７，１７１が
オンする。

これにより、サーボモータ１７にはトランジス
タ１７１のエミツタ・コレクタ、トランジスタ１
６７のコレクタ・エミツタを通して、前記とは逆
方向の電流が流れ、サーボモータ１７が逆回転す
る。この回転はウオームギヤ１８を介して、ウオ
ームギヤ１２５、作動軸１２６、平歯車１２７，
１２８へ伝達され可変リング１２９，１３０が第
９図の反時計方向へ回転する。その結果、第１２
図の可変リング回転角が減少するので、圧縮機容
量が減少する。

圧縮機容量の減少に伴い冷房能力が低下し、そ
の結果蒸発器直後の空気温度が上昇することとな
る。その為、感知器１４の抵抗内R₁₄が減少す
る。またこのとき位置検出装置２４も同時に作動
してその抵抗値R₂₄が減少する。その結果総抵抗
R_Sが減少し、電位V_Aも減少する。そして、電位
V_Aが基準電圧V₁より一定値V_C減少すると、すな
わちV_A＜（V₁−V_C）になると、第１の比較器１
６１の出力１６１ａが“Lo”レベルとなり、ト
ランジスタ１６４ａがオフするので、トランジス
タ１６４ｂがオンし、トランジスタ１６６，１６
７，１７１がオフし、サーボモータ１７は再び停
止し、可変リング１２９，１３０の位置が保持さ
れる。

上記作動において位置検出装置２４は可変リン
グ１２９，１３０の回転位置を常に検出して、制
御回路１６の入力側に負帰還することにより、可
変リング１２９，１３０の過剰な回転を未然に阻
止して、サーボモータ１７、可変リング１２９，
１３０のハンチングを防ぐ。また、これにより蒸
発器温度制御のオーバーシユート、アンダーシユ
ートも僅小にできる。

また、蒸発器直後の空気温度を制御するに当た
つて、蒸発器直後の空気温度以外に冷房負荷を示
す蒸発器入口側の空気温度をも感知しているた
め、冷房負荷の変動に対応して圧縮機１２の容量
制御を行なつて、蒸発器温度制御をより一層安定
に適確に行うことができる。特に本例では蒸発器
直後の空気温度に基づく信号と、冷房負荷を示す
蒸発器入口側の空気温度に基づく信号とを直列処
理している為、冷房負荷に応じて蒸発器の表面温
度を変動させつつ温度制御が行われることとな
る。一般に蒸発器入口側の空気温度が高くなる
と、蒸発器表面温度を多少低くしても蒸発器に氷
結が生じにくくなることが知られているので、そ
の場合には蒸発器表面温度を多少低くするように
温度制御う行うことになる。特に、このように蒸
発器の入口側空気温度が高い場合は、冷房負荷が
大きいので、蒸発器表面温度を下げるよう温度制
御することは空調装置の制御の上でも好都合であ
る。

自動車用空調装置においては圧縮機１２を自動
車走行用エンジンにて駆動しているため、自動車
の走行状況の変動に伴つて圧縮機１２の回転数が
大幅に変動し、これにより冷凍サイクルの冷媒流
量の変動が生ずることになる。そこで、本発明で
はこの点に鑑み、エンジン回転数を回転検出器２
５にて検出し、この回転検出器２５の出力信号を
制御回路１６に入力することにより、エンジン回
転数の変動にも対応して圧縮機容量を制御でき
る。つまり、回転検出器２５の出力電流は前述し
たようにエンジン回転数が低いほど増加し、エン
ジン回転数が高くなるにつれて減少するようにな
つているので、エンジン回転数が低下すればＡ点
の電位が低下し（これはR_Sが減少した場合と実
質的に同じ）、圧縮機容量が増加する。逆に、エ
ンジン回転数が増加すれば、Ａ点の電位が上昇し
（これはR_Sが増大した場合と実質的に同じ）、圧
縮機容量が減少する。このように、エンジン回転
数に対応した圧縮機容量を設定することにより、
圧縮機容量の制御が更に安定して、可変リング１
２９，１３０の回転位置を頻繁に移動させる必要
がなくなり、蒸発器の温度制御をスムーズに行な
うことができる。

以上のごとくして、空調装置の運転状況に応じ
て圧縮機容量が自動的に制御され、その時々の最
適な圧縮機容量に設定される。そして、感知器１
４の感知温度が設定温度範囲内（第６図ｂの特性
図で言えば、V₁−V₂の電位差）にあるときはサ
ーボモータ１７への通電が遮断されて可変リング
１２９，１３０の位置が保持され、所定の容量に
て圧縮機１２の運転が継続される。

蒸発器５の氷結ら霜付の防止のために蒸発器直
後の空気温度を制御する場合は、この空気温度が
例えば３℃〜５℃の範囲内に入るよう圧縮機容量
を制御するとよい。

上記のように、設定温度に幅を持たせ、その設
定温度範囲内に蒸発器直後の空気温度がある間
は、サーボモータ１７を停止することにより、冷
房負荷変動、エンジン回転数変動が激しい場合で
も、サーボモータ１７の稼働時間を減らすことが
できる。従つて、その耐久性を向上できるととも
に、設定温度幅を可変抵抗１６３により任意に選
択できるため、負荷変動等の程度に応じて設定幅
を変えて安定した制御を行なうことができる。

また前述のように、圧縮機容量を微細に可変制
御することにより温度制御を行つているため、空
調装置の幅広い運転状態において電磁クラツチ１
３を断続することなく、圧縮機１２を回転させた
ままとすることができる。その結果、電磁クラツ
１３の断続に伴うクラツチ１３及び圧縮機１２の
耐久性劣化、及び走行フイーリングの悪化を防止
することができる。しかも、電磁クラツチ１３の
断続の遅れに伴う冷房感の悪化も防止でき、同時
に高能力のまま無駄に圧縮機１２を回転させるこ
ともなくなつて全体としては省動力となる。更
に、従来の圧縮機を断続させる形式の冷房能力制
御では圧縮機を停止した時に蒸発器５内が直ちに
過熱状態となり再び圧縮機を運転させた時にも、
蒸発器５から過熱領域をなくするまでは有効な冷
房ができず、その間圧縮機を運転する動力が実質
的に無駄となつていたが、本例の如く圧縮機を停
止させることなく冷房能力制御を行なうもので
は、従来のように蒸発器を過熱状態とすることが
ないので、上記の様に圧縮機を無駄に運転させる
こともない。

なお、上述の実施例ではシリンダ１０７のバイ
パス孔１３１ａ，１３１ｂをバイパス溝１３２
ａ，１３２ｂ，１３３，１３４等を介して吸入通
路室１０８に連通したが、この連通先はシリンダ
１０７内圧力より低圧の空間、換言すれば内部が
吸入圧となつている空間であればどこでもよい。
また圧縮機の形状によつては、この連通先は吸入
室１１３、クランク室（斜板２の回転空間）、も
しくは吸入行程にある他のシリンダ１０７内とし
てもよい。

また、上記実施例では10気筒の斜板式圧縮機を
用いているが複数の気筒数を有する斜板式圧縮機
ならば、いずれを使用してもよいことはいうまで
もない。また上記実施例では可変リング１２９，
１３０がハウジング１０５，１０６の外周部の円
筒状空間内に配設されているが、圧縮機駆動シヤ
フト１０１と各シリンダ１０７との間に設けても
よいことはいうまでもない。

また、圧縮機１２としては可変容量型のもので
あれば、斜板型のものに限らず、ベーン型等の他
の型式のものを使用することができる。

また、容量可変部材は可変リング１２９，１３
０に限らず、圧縮機の型式等に応じて種々の形態
に変更し得る。

また、駆動装置としてはサーボーモータ１７の
他に負圧ダイヤフラム機構とリンク機構との組合
せ等を用いることもできる。

また、蒸発器５の冷却度合を検出するために前
述の例では蒸発器直後の空気温度を検出したが、
これの他に、蒸発器表面温度を検出してもよい。

また、設定抵抗１５を使用者が手動操作できる
ように空調装置の制御パネルに設け、設定抵抗１
５の抵抗値R₁₅を使用者が自由に設定できるよう
にすれば、圧縮機の容量制御により室温の制御を
行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本願発明においては圧縮
機容量可変部材の制御において、蒸発器出口側の
温度を検出する第１の検出温度と、蒸発器入口側
の温度を検出する第２の検出温度とにより圧縮機
の容量制御を行うため、蒸発器入口側温度が蒸発
器に及ぼす影響を考慮しつつ、蒸発器が氷結しな
い領域で高冷房能力を発揮させることができる。
併せて、圧縮機の容量可変部材の動作位置を検出
する位置検出信号を用い、この信号を含めて第１
の検出温度信号と第２の検出温度信号とを、その
合成値が一定となるよう合成して、蒸発器の氷結
防止用の設定温度を所定温度に制御するようにし
ているため、圧縮機の容量可変部材の位置を高精
度にかつハンチングなく制御することができる。
これにより、圧縮機容量の制御性を高め省動力化
に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の自動車用空調装置の冷凍サイル
図、第２図は第１図図示装置の能力制御回路を示
す電気回路図、第３図は従来の能力制御方法によ
る蒸発器内冷媒圧力と、蒸発器直後の空気温度の
変化を示す特性図、第４図は本発明装置の全体制
御系統を示す構成図、第５図は本発明装置の制御
１６の具体的構成を例示する電気回路図、第６図
ａは第５図に示す回路２５ｂの出力特性図、第６
図ｂは第５図に示す比較器１６１，１６２の作動
特性図、第７図は本発明に用いる圧縮機の一実施
例を示す断面図で、第８図のＤ−Ｄ線に沿う形状
で示す。第８図は同圧縮機の側面図である。第９
図は第７図のＡ−Ａ矢視断面図で、バイパス孔と
可変リングのバイパス溝との関係を示す。第１０
図は上記可変リングに設けられた各バイパス溝の
位置関係を示す図で、第１１図のＢ−Ｂ矢視断面
図である。第１１図は第１０図のＣ−Ｃ矢視断面
図：第１２図は各シリンダに対応するバイパス溝
の形状を示す断面図、第１３図は可変リングの回
転角と圧縮仕事をする正味シリンダ容積との関係
を示す説明図である。 ５……蒸発器、８……送風機、１１……通風ケ
ーシング、１２……圧縮機、１４，２３……温度
感知器、１６……制御手段、１７……駆動装置を
なすサーボモータ、２４……位置検出器、２５…
…回転検出器、１２９，１３０……容量可変部材
をなす可変リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自動車エンジンの駆動力を電磁クラツチを介
   して受け、かつ吐出容量を変化させる容量可変部
   材を内蔵する可変容量型圧縮機と、 この圧縮機の吸入側に接続される蒸発器の直後
   の空気温度または蒸発器表面温度を第１の検出温
   度信号として感知する第１の温度感知手段と、 前記蒸発器の入口側空気温度を第２の検出温度
   信号として感知する第２の温度感知手段と、 前記圧縮機の容量可変部材を駆動する駆動装置
   と、 前記圧縮機の容量可変部材の動作位置を動作位
   置信号として検出する位置検出手段と、 前記第１の検出温度信号、前記第２の検出温度
   信号、及び前記動作位置信号を入力すると共にこ
   れらの信号を合成し、かつ、この合成値に基づき
   前記蒸発器の氷結防止用に設定した値となるべく
   前記圧縮機の可変容量部材を制御する制御信号を
   前記駆動装置に出力する制御手段とを備えること
   を特徴とする 自動車用冷凍サイクル装置。