JPH0429099Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は、自動車用冷房サイクルに使用され、
圧縮室内容積を変化させることが可能な容量可変
斜板式コンプレツサの制御装置に関する。

（従来の技術） 第５図は一般の自動車用空気調和装置に使用さ
れる冷房サイクル１を示す図である。図示しない
エンジンによりベルト、プーリ２及びマグネツト
クラツチ２ａを介してコンプレツサ３が駆動され
ると、このコンプレツサ３で断熱圧縮して高温高
圧となつたガス状冷媒はコンデンサ４に供給され
る。このコンデンサ４において冷媒は外部の空気
と熱交換して冷却され、高圧の液状冷媒となる。
この液状冷媒を一時貯留して冷媒中の水分や塵埃
を取り除くリキツドタンク５を通過した冷媒は、
膨張弁６において絞り膨脹され、低圧霧状の冷媒
となつてエバポレータ７内に流入する。これによ
り、車室内に流入する空気は、このエバポレータ
７で冷却されて冷風となり、車室内に冷房が行な
われる。

このような冷房サイクル１を作動させると、車
室内に流入される空気を除湿する効果があること
から、冷房サイクル１を夏期のみならず、春、
夏、及び冬期においても作動させるようにしてい
る。通常のコンプレツサ３では、コンプレツサ３
のロータ部の１回転当りの冷媒の吐出量は常に一
定となつており、エバポレータ７に流入する冷媒
の量は熱負荷に応じて膨張弁６により制御される
ようになつている。そして、エバポレータ７の外
表面に付着した凝縮水が凍結しないようにするた
めに、エバポレータ７の外表面が所定の温度以下
となつた場合には、サーモスイツチ８及びアンプ
９によつてコンプレツサ３を停止させるようにし
ている。このため、冬期等のように外気温度が低
くエバポレータ７の熱負荷が小さい場合には、夏
期等のように熱負荷が大きい場合に比してコンプ
レツサ３は、より頻繁にクラツチ２ａによつてオ
ンオフを繰り返すことになる。これによつて、第
６図中点線ａに示すように、エバポレータの熱負
荷すなわち冷房サイクルの熱負荷（以下「サイク
ル負荷」という）に応じた消費動力を得るように
して省エネルギーを図つている。

しかしながら、このような従来のコンプレツサ
３にあつては、１回転あたりの冷媒の吐出量が常
に一定となつているため、特にエンジンの回転数
が高い場合に、コンプレツサも高回転で回転せざ
るを得ず、膨脹弁のみでのサイクル負荷に応じた
冷媒流量の制御が困難になり、消費動力が増大せ
ざるを得なかつた。

そこで、このような冷房サイクル１に使用され
るコンプレツサ３として、最近では、特開昭58−
158382号公報に示される構造の容量可変斜板式コ
ンプレツサが提案されている。この容量可変斜板
式コンプレツサでは、シリンダ内のピストンのス
トロークをコンプレツサの吸込圧に応じて変化さ
せて、ロータ１回転あたりのコンプレツサの吐出
量が変化するようにしてある。したがつて、この
ような容量可変コンプレツサにあつては、コンプ
レツサの吸込圧を一定としつつ、サイクル負荷に
応じた所望の量の冷媒が冷房サイクル内を循環す
ることとなる。

このような容量可変式のコンプレツサによれ
ば、例えば、外気温度が低くて熱負荷は小さい
が、エバポレータ７で除湿を行なうために冷房サ
イクル１を作動した場合には、冷房サイクル１全
体を流れる冷媒の量が少量となることから、膨張
弁６における絞り過ぎによつてエバポレータ７内
における冷媒の蒸発圧力が低くなり過ぎることが
回避される。したがつて、これに起因してエバポ
レータ７に凝縮水を凍結させてしまういわゆる低
負荷時のエバポレータ７の凍結現象を避けること
ができるので、これを防止するためのサーモスイ
ツチ等が不要となる。

また、外気温度が高くて熱負荷が大きい場合で
あつても、それに応じてコンプレツサの容量が変
化するため、結果的に、第６図中実線ｂで示すよ
うに、容量制御領域での消費動力を低減すること
ができる。

（考案が解決しようとする問題点） しかして、このような容量可変斜板式コンプレ
ツサにあつては、第６図中実線ｂで示すように、
容量制御領域では、サイクル負荷に応じた冷媒流
量をサイクル内に流すため、消費動力の低減を図
ることができるが、容量制御領域から外れた低負
荷時には、従来の容量が一定なコンプレツサをサ
ーモスイツチ８によりオンオフ制御したもの（図
中点線ａで示す）に比べ、消費動力が多く、省エ
ネルギーの点で劣つていた。これは、容量可変斜
板式コンプレツサにあつては、容量制御領域以外
の低負荷時であつても、コンプレツサの吐出容量
は少なくなるが回転し続けるためであつた。

本考案は、このような実情に鑑みてなされたも
のであり、サイクル負荷が容量制御領域以外の低
負荷時であつても消費動力が少なく、省エネルギ
ーを図ることができる容量可変斜板式コンプレツ
サの制御装置を提供することを目的とする。

［考案の構成］ （問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本考案は、シリ
ンダブロツク内に軸方向に往復動自在に装着され
た複数のピストンを、駆動軸と一体に回転すると
共に傾斜角度が可変自在に取付けられた駆動斜板
により往復動するようにし、前記ピストンの前方
に形成された圧縮室内の圧力と、前記ピストンの
後方に形成されたクランク室内の圧力との差圧の
変化により前記駆動斜板の傾斜角度を変化させて
前記ピストンのストロークを変化させるようにし
た容量可変斜板式コンプレツサにおいて、前記容
量可変斜板式コンプレツサが装着された冷房サイ
クルの熱負荷を検知するサイクル負荷検知手段
と、このサイクル負荷検知手段で検知したサイク
ル負荷が所定値以上かどうかを比較する比較手段
と、この比較手段からの出力信号に応じて前記ク
ランク室内の圧力を変化させるクランク室圧制御
手段と、前記比較手段で比較演算したサイクル負
荷が所定値以下の状態が所定時間以上続くかどう
かを計測する時間計測手段と、この時間計測手段
からの出力信号に応じて前記コンプレツサの駆動
停止を制御するクラツチ制御手段とから成ること
を特徴とする。

（作用） 次に本考案の作用を第１図を基に説明する。

まず、冷房サイクルにおけるエバポレータに作
用する熱負荷をサイクル負荷として、これをサイ
クル負荷検知手段７０により検知する。次に、こ
のサイクル負荷検知手段７０により検知したサイ
クル負荷が所定値以上かどうかを比較手段７１で
比較演算する。この比較手段７１で比較演算した
サイクル負荷が所定値以上の場合には、冷房サイ
クルに多大な負荷が作用していると考えられるの
で、この場合には、クランク室圧制御手段７２で
クランク室内の圧力を調節し、往復動するピスト
ンのストロークを大きくし、多大な負荷に応じた
適正な冷媒流量をサイクル内に流す。また、比較
手段で比較演算したサイクル負荷が所定値以下の
場合には、冷房サイクルに作用する熱負荷が比較
的少ないと考えられるので、この場合には、クラ
ンク室圧制御手段７２で、クランク室の圧力を制
御し、往復動するピストンのストロークを小さく
し、少ない熱負荷に応じた適正な冷媒流量をサイ
クル内に流すことになる。

また、比較手段で比較演算したサイクル負荷が
所定値以下の状態が所定時間以上続くようであれ
ば、その状態を時間計測手段７３が検知し、その
場合には冷房サイクルに容量制御不可能な程の低
負荷が作用していると考えられるので、クラツチ
制御手段７４によりコンプレツサの駆動を停止す
るのである。このように制御することによつて、
第６図中一点鎖線ｃで示すように、容量制御領域
以外での低負荷時であつても、消費動力が低下
し、省エネルギーを図ることができる。

（実施例） 以下、本考案の実施例について説明する。

第１図は本考案の構成を示すブロツク図、第２
図は本考案の一実施例に係る容量可変斜板式コン
プレツサ及びその制御装置の概略構成図、第３図
は同実施例に係る作用を示すフローチヤート図、
第４図Ａ〜Ｃは同実施例に係る容量可変斜板式コ
ンプレツサの概略断面図であり、第５図に示す部
材と共通する部材には同一符号を付し、その説明
は一部省略する。

第２，４図に示すように、本実施例に係る容量
可変斜板式コンプレツサ５０は、シリンダブロツ
ク２４と、これの後端に取付けられたクランクケ
ース１７と、シリンダブロツク２４の先端に取付
けられたヘツド３０とからなるコンプレツサ本体
１０を有している。シリンダブロツク２４に形成
されたシリンダ２５内には、軸方向に往復動自在
に例えば５つのピストン２３が装着してある。一
方、クランクケース１７内にはクランク室１２が
形成してあり、シリンダブロツク２４とクランク
ケース１７に回転自在に支持された駆動軸１１に
は、駆動棒１１ａが固着され、この駆動棒１１ａ
にピン１１ｂを中心に回動自在に駆動斜板１３が
クランクケース１２内に位置して取付けてある。
したがつて、この駆動斜板１３は駆動軸１１によ
つて、これと一体に回転すると共に、駆動軸１１
に対する傾斜角度が可変自在となつている。

駆動斜板１３には非回転ウオブル板１６がその
径方向端面はスラスト軸受１４を介し、その内周
面はラジアル軸受１５を介して接触しており、こ
の非回転ウオブル板１６は駆動斜板１３の傾斜角
度が変化することによつて角度が変化するように
なつている。尚、非回転ウオブル板１６のスラス
ト方向の移動は、スラストワツシヤ２０及びスナ
ツプリング２１によつて規制されている。そし
て、非回転ウオブル板１６は、ケーシング１７に
固着された案内ピン１８に対して滑動自在に連結
されたシユー１９に連結されており、シユー１９
により回転が防止されると共に駆動軸１１方向の
移動が案内されるようになつている。

前記ピストン２３と非回転ウオブル板１６はロ
ツド２２により連結されており、駆動斜板１３の
傾斜角度が変化することによつて、非回転ウオブ
ル板１６を介してそれぞれのピストン２３の往復
動ストロークが変化するようになつている。

シリンダブロツク２４とヘツド３０との間に
は、弁板２７が取付けられており、この弁板２７
とピストン２３の前面に圧縮室２６が形成される
ことになり、ピストン２３の後面はクランク室１
２と連通している。この弁板２７には図示するよ
うにヘツド３０に形成された吸入ポート２９と連
通する吸入口２８ａが形成され、ヘツド３０に形
成された吐出ポート３３と連通する吐出口２８ｂ
が形成されている。更にこの弁板２７には、ピス
トン２３が後退移動する吸入工程時に吸入口２８
ａを開き吐出工程の時に吐出口２８ａを閉じる吸
入弁３４ａが取付けられルト共に、ピストン２３
が前進移動する吐出工程時に吐出口２８ｂを開き
吸入工程時に吐出口２８ｂを閉じる吐出弁３４ｂ
が取付けられている。

駆動斜板１３の傾斜角度は、ピストン２３の前
後の圧力差を変化させることにより、すなわちク
ランク室１２内の圧力を変化させることによつて
変化することになる。この圧力を制御するために
ヘツド３０には圧力制御弁５１が取付けられてお
り、ヘツド３０に埋め込まれた弁本体５２には、
吸入ポート２９に対して連通路３１を介して連通
される吸入側圧力室３２が形成されている。この
弁本体５２にはシリンダブロツク２４及びヘツド
３０に形成された供給路５３と、吸入ポート２９
とを吸入圧力室３２及び連通路３１を介して連通
させる吸入側連通路５４が形成されている。ま
た、弁本体５２には、ヘツド３０に形成された吐
出側圧力室３５を介して吐出ポート３３と前記供
給路５３とを連通させる吐出側連通路５５が形成
されている。尚、前記供給路５３は、吸入側連通
路５４及び吐出側連通路５５に対応してそれぞれ
一個づつ形成しても良い。

弁本体５２内に設けられた筒体５６内には、吸
入側連通路５４を開閉するための第１電磁弁５７
が設けられ、更に吐出側連通路５５を開閉するた
めの第２電磁弁５８が設けられている。これらの
電磁弁５７，５８には、コイルばね５９によつて
それぞれの連通路５４，５５を閉じる方向の弾発
力が付与されている。

第１電磁弁５７の開閉を制御するために、圧力
制御弁５１には、実際には第１図に示すように、
電磁コイル６０が設けてある。また、第２電磁弁
５８の開閉を制御するために、弁本体５２には電
磁コイル６１が設けてある。これら電磁コイル６
０，６１は、クランク室圧制御手段７２に相当す
る回路が内蔵された第２図に示すマイクロコンピ
ユータ（以下、単に「マイコン」という）６２に
接続してある。このマイコン６２には、第１図に
示すクランク室圧制御手段７２の他に、比較手段
７１、時間計測手段７３、及びクラツチ制御手段
７４に相当する回路が内蔵してある。また、この
マイコン６２には、第２図に示すように、エバポ
レータ７の出口側冷媒の圧力を検知する圧力セン
サ６３が接続してある。この圧力センサ６３は、
第１図に示すサイクル負荷検知手段７０に相当
し、冷房サイクルに作用する熱負荷を検知するこ
とになる。さらに、マイコン６２には、容量可変
斜板式コンプレツサ５０の駆動軸１１とプーリ２
との駆動力伝達を制御するクラツチ２ａが接続し
てある。クラツチ２ａは、走行用エンジンにベル
ト等を介して連結されたプーリ２の回転力を駆動
軸１１に適宜伝達するためのものである。

次にこのような構成に係る容量可変斜板式コン
プレツサの制御装置の作用を第３図に示すフロー
チヤート図を参照しつつ説明する。

ステツプ80において、自動車用冷房サイクルを
作動させると同時に、本実施例に係る制御装置を
作動させると、まず、第２図に示すマイコン６２
に内蔵された第１図に示す時間計測手段７３が時
間ｔを初期化するため、ｔ＝０を代入する（ステ
ツプ81）。

次に、ステツプ82で、第２図に示す圧力センサ
６３からエバポレータ７の吐出側冷媒圧力すなわ
ちコンプレツサ５０の吸入側冷媒圧力（コンプ吸
入圧）Psを読み込む。このPsは、エバポレータ
７に作用する熱負荷すなわち冷房サイクルの熱負
荷（サイクル負荷）と相関関係にあり、これによ
つてサイクル負荷を知ることができる。

次にステツプ83では、このコンプ吸入圧Psが
所定圧力Poより大きいかどうかを判断する。こ
の判断は、マイコン６２内に内蔵された比較手段
７１により行なわれる。コンプ吸入圧Psが所定
圧力Poよりも大きい場合には、サイクル負荷が
高負荷であることを示している。そこで、このよ
うな場合には、ステツプ84，85へ行くようにす
る。また、逆の場合には、サイクル負荷が低負荷
であると判断されるので、この場合にはステツプ
89，90へ行く。

ステツプ84，85では、クランク室圧制御手段７
２の働きで、第４図Ａに示すように、第１電磁弁
５７を開き、第２電磁弁５８を閉じる。このよう
に第１電磁弁５７が開くことによつて、クランク
室１２内にはコンプレツサの吐出圧（コンプ吐出
圧）Pdよりも圧力が低いコンプ吸入圧Psが吸入
側連通路５４及び供給路５３を介して案内される
ことから、第４図Ｂに示すような吸入工程にある
ピストンの後面に作用する圧力と前面に作用する
圧力との差圧が小さくなり、第１図Ａ，Ｂに示す
ように駆動斜板１３、つまり非回転ウオブル板１
６の駆動軸１１に対する傾斜角度が大きくなる。
これによつて、往復動するピストン２３のストロ
ークが長くなり、同一回転数に対するコンプレツ
サ吐出容量が増大し、高負荷に応じた適正な冷媒
流量をサイクル内に流すことになる。尚、第４図
Ａは図示するピストン２３が上死点にまで前進し
た状態を示し、第４図Ｂは図示するピストン２３
が下死点にまで後退した状態を示す。

次に、ステツプ86では、第１図に示す時間計測
手段７３が時間ｔを初期化し、ｔ＝０を代入す
る。

次にステツプ87では、第１図に示すクラツチ制
御手段７４によりクラツチ２ａをオン状態にし続
け、コンプレツサ５０を可動し続ける。そして、
ステツプ88では、制御が終了したかどうかを判断
し、続行する場合には、ステツプ82へ戻り、そう
でない場合には制御を終了する（ステツプ100）。

ステツプ83でコンプ吸入圧Psが所定圧Po以下
と判断された場合には、サイクル負荷が低い場合
と考えられるが、その場合にはステツプ89，90へ
行く。そこでは、第１図に示すクランク室圧制御
手段７２の働きで、第４図Ｃに示すように、第１
電磁弁５７を閉じ、第２電磁弁５８を開く。この
ように第２電磁弁５８が開くと、比較的高い圧力
である吐出ポート３３のコンプ吐出圧Pdが供給
路５３を介してクランク室１２内に供給される。
そうすると、吸入工程にあるピストン２３（第４
図Ｂで示すような状態）にあるピストンの前後の
圧力差が多大になり、非回転ウオブル板１６を立
てる方向のモーメントが作用する。これによつ
て、非回転ウオブル板１６の傾斜角度は、駆動軸
１１に対して直角に近い角度となる。したがつ
て、ピストンの往復動ストロークが短くなり、同
一回転数に対するコンプレツサの吐出容量が減少
し、低負荷に応じた適正な冷媒流量をサイクル内
に流すことになる。

次に、ステツプ91では、第１図に示す時間計測
手段７３がｔ＝０かどうかを判断し、ｔ＝０の場
合には、ステツプ92へ行き、そうでない場合に
は、ステツプ93へ行くようになつている。

ステツプ92では、第１図に示す時間計測手段７
３によりタイマーをオン状態にし、ｔ＝１を代入
し、ステツプ87へ移動する。

また、ステツプ93では、時間ｔにｔ＋１を代入
し、タイマーによりステツプ82→83→89→90→91
→93→94→82のループ時間を計測する。このルー
プ時間は、サイクル負荷が低負荷時にある時間を
示している。

次にステツプ94では、前記ループ時間ｔが所定
時間以上かどうかを判断する。このループ時間ｔ
が所定時間to以上である場合には、サイクル負荷
が非常に小さく、第６図に示す容量制御領域以外
の低負荷時と考えられるので、その場合には、第
１図に示すクラツチ制御手段７４でクラツチ２ａ
を制御し、プーリ２の回転力がコンプレツサの駆
動軸１１に伝達するのを遮断する（ステツプ95）。
したがつて、このような制御を行なうことによ
り、第６図中一点鎖線ｃで示すように、サイクル
負荷が容量制御領域以外の低負荷時であつても、
消費動力が低減される。

また、ステツプ94でループ時間ｔが所定時間to
以下であれば、ステツプ82へ戻ることになる。こ
れは、誤作動等によりコンプレツサの可動を停止
することを防止するためである。

なお、本考案は、上述した実施例に限定される
ものではなく、種々に改変することが可能であ
る。

例えば、前記サイクル負荷検知手段７０として
は、圧力センサ６３に限定されず、エバポレータ
７の吐出側の冷媒の温度を検知する温度センサで
あつても良いし、また、これらの圧力センサと温
度センサとからなる冷媒のサブクール量検出手段
であつても良い。さらには、前記クランク室内の
圧力を検知することにより、サイクル負荷を推測
することもできるため、前記サイクル負荷検知手
段７０としては、クランク室内に設けた圧力セン
サであつても良い。また、コンプレツサの圧縮比
を検出することによつてもサイクル負荷を推測す
ることができるため、前記サイクル負荷検知手段
７０としては、コンプレツサの圧縮比検出手段で
あつても良い。

また、前記クランク室圧制御手段７２として
は、電磁弁により制御する方式に限定されるもの
ではなく、例えば、ベローズ等を用いた機械的な
自立式のものであつても良い。

［考案の効果］ 以上説明してきたように、本考案によれば、容
量可変斜板式コンプレツサにおいて、容量制御領
域以外の低サイクル負荷時にコンプレツサの稼働
を停止するようにしたので、サイクル負荷が容量
制御領域以外の低負荷時であつても消費動力を低
減し、これによりコンプレツサを駆動するための
エンジンの燃費を向上させ、省エネルギーを図る
ことができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の構成を示すブロツク図、第２
図は本考案の一実施例に係る容量可変斜板式コン
プレツサ及びその制御装置の概略構成図、第３図
は同実施例に係る作用を示すフローチヤート図、
第４図Ａ〜Ｃは同実施例に係る容量可変斜板式コ
ンプレツサの概略断面図、第５図は自動車用冷房
サイクルを示す概略図、第６図は従来例及び本考
案に係るコンプレツサの制御装置の作用を示すグ
ラフである。 １１……駆動軸、１２……クランク室、１３…
…駆動斜板、１６……ウオブル板、２３……ピス
トン、２６……圧縮室、２８ａ……吸入ポート、
２８Ｂ……吐出ポート、５４……吸入側連通路、
５５……吐出側連通路、５７……第１電磁弁、５
８……第２電磁弁、６２……マイコン、６３……
圧力センサ、７０……サイクル負荷検知手段、７
１……比較手段、７２……クランク室圧制御手
段、７３……時間計測手段、７４……クラツチ制
御手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 シリンダブロツク２４内に軸方向に往復動自在
   に装着された複数のピストン２３を、駆動軸１１
   と一体に回転すると共に傾斜角度が可変自在に取
   付けられた駆動斜板１３により往復動するように
   し、前記ピストン２３の前方に形成された圧縮室
   ２６内の圧力と、前記ピストン２３の後方に形成
   されたクランク室１２内の圧力との差圧の変化に
   より前記駆動斜板１３の傾斜角度を変化させて前
   記ピストン２３のストロークを変化させるように
   した容量可変斜板式コンプレツサにおいて、 前記容量可変斜板式コンプレツサが装着された
   冷房サイクルの熱負荷を検知するサイクル負荷検
   知手段６３，７０と、 このサイクル負荷検知手段で検知したサイクル
   負荷が所定値以上かどうかを比較する比較手段７
   １と、 この比較手段からの出力信号に応じて前記クラ
   ンク室１２内の圧力を変化させるクランク室圧制
   御手段５１，７２と、 前記比較手段７１からの出力信号に応じて前記
   クランク室１２内の圧力を変化させるクランク室
   圧制御手段５１，７２と、 前記比較手段７１で比較演算したサイクル負荷
   が所定値以下の状態が所定時間以上続くかどうか
   を計測する時間計測手段７３と、 この時間計測手段７３からの出力信号に応じて
   前記コンプレツサの駆動停止を制御するクラツチ
   制御手段２ａ，７４とから成ることを特徴とする
   容量可変斜板式コンプレツサの制御装置。