JPH11223183A - 可変容量型圧縮機の動作制御方法及び動作制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷媒の臨界温度を越えた超臨界域で冷媒を冷却
するような冷凍回路に用いられる可変容量型圧縮機にお
ける動力消費及び負荷を減らす。 【解決手段】吐出室１３２から制御圧室１２１への冷媒
供給を制御する容量制御弁２５は、吐出圧を一定に保つ
ように動作する。制御圧室１２１から吸入室１３１への
冷媒抜き出しを制御する容量制御弁４２は、吸入圧を一
定に保つように動作する。コントローラ３３は、外気温
度検出器３４、室内温度検出器３５、目標室内温度設定
器３６ら得られる各情報に基づいて目標吐出圧を決定し
て容量制御弁２５のソレノイド２６に対する電流供給を
制御する。コントローラ３３は、室内温度検出器３５、
目標室内温度設定器３６ら得られる各情報に基づいて目
標吸入圧を決定して容量制御弁４２のソレノイド４３に
対する電流供給を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の臨界温度を
越えた超臨界域で冷媒を冷却するという場合を含む熱交
換を行なう冷凍回路に用いられ、制御圧室の制御圧と吸
入圧領域の吸入圧との差圧の変化に基づいて吐出容量を
変える可変容量型圧縮機に動作制御方法及び装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】回転軸の回転をピストンの往復動に変換
する斜板の傾角を変えて吐出容量を変える可変容量型圧
縮機では、斜板の傾角変更は斜板を収容する制御圧室内
の圧力を変更することによって行われる。この種の可変
容量型圧縮機では、ピストンによって区画される圧縮室
内の圧力、即ち吸入圧と制御圧室の圧力とのピストンを
介した差圧によって斜板の傾角が規定される。前記差圧
が大きくなるほど斜板の傾角は小さくなり、ピストンの
ストロークが小さくなる。即ち、前記差圧が大きくなる
ほど吐出容量が少なくなる。

【０００３】フロンは冷凍回路における冷媒として一般
的に用いられているが、特開平８−１１０１０４号公報
には二酸化炭素（ＣＯ₂ ）を冷媒として用いた冷凍回路
が開示されている。二酸化炭素の臨界温度は３１°Ｃ程
度であってフロンに比べて２０°ほども低い。冷凍回路
中の凝縮器におけるフロン冷媒に関する熱交換、即ちフ
ロン冷媒の冷却は、フロンの臨界温度を越えない温度域
で行われる。しかし、二酸化炭素冷媒の冷却は、外気温
度が高くなる夏では二酸化炭素の臨界温度を越えた超臨
界域で行われることが多くなる。

【０００４】フロン冷媒使用の冷凍回路では温度膨張弁
が用いられている。圧縮機の回転数の上昇に伴い、冷凍
回路を循環するフロン冷媒の流量が増え、蒸発器におけ
る熱交換が十分に行われない。そのため、蒸発器の出口
側の過熱度が低下する。温度膨張弁は前記過熱度の低下
に伴ってフロン冷媒の流量を減らす方向に動作する。こ
のような温度膨張弁の流量調整動作により吸入圧力が低
下し、可変容量型圧縮機における前記差圧が増大する。
その結果、吐出容量が減少し、冷房能力が調整される。
又、フロン冷媒を蒸発させる蒸発温度は吸入圧の低下に
よって下がる。従って、吸入圧の変動に対応した容量ダ
ウン制御は、蒸発器の出口側におけるフロン冷媒の圧力
あるいは温度を検出することによって行える。

【０００５】二酸化炭素冷媒使用の冷凍回路では圧力膨
張弁が用いられる。圧縮機の回転数の上昇に伴い、冷凍
回路を循環する二酸化炭素冷媒の流量が増え、吐出圧が
上昇する。圧力膨張弁は吐出圧上昇に伴って二酸化炭素
冷媒の流量を増やす方向に動作する。このような圧力膨
張弁の流量調整動作により吸入圧が即座に低下せず、可
変容量型圧縮機における前記差圧が即座に増大しない。
その結果、吐出容量が即座に減少せず、冷房能力が迅速
に調整されない。又、二酸化炭素冷媒を蒸発させる蒸発
温度も即座に低下しない。従って、蒸発器の出口側にお
ける二酸化炭素冷媒の圧力あるいは温度の検出に基づく
吸入圧の変動に対応した容量ダウン制御は困難である。
このような困難性は、可変容量型圧縮機に必要以上の仕
事をさせることになり、可変容量型圧縮機における動力
消費及び負荷が過剰となる。

【０００６】本発明は、冷媒の臨界温度を越えた超臨界
域で冷媒を冷却するという場合を含む熱交換を行なう冷
凍回路に用いられる可変容量型圧縮機における動力消費
及び負荷を減らすことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのために本発明は、冷
媒の臨界温度を越えた超臨界域で冷媒を冷却するという
場合を含む熱交換を行なう冷凍回路に用いられ、制御圧
室の制御圧と吸入圧領域の吸入圧との差圧の変化に基づ
いて吐出容量を変える可変容量型圧縮機を対象とし、請
求項１の発明では、前記制御圧と吸入圧との差圧を第１
の容量制御弁及び第２の容量制御弁によって制御し、前
記第１の容量制御弁及び第２の容量制御弁の少なくとも
一方の容量調整状態を外部情報に基づいて決定するよう
にした。

【０００８】請求項２の発明では、請求項１において、
吐出圧領域から前記制御圧室への冷媒供給を第１の容量
制御弁によって制御し、前記制御圧室から前記吸入圧領
域への冷媒抜き出しを第２の容量制御弁によって制御
し、前記第１の容量制御弁及び第２の容量制御弁の少な
くとも一方の容量調整状態を外部情報に基づいて決定す
るようにした。

【０００９】可変容量型圧縮機の吐出容量は、第１の容
量制御弁及び第２の容量制御弁の少なくとも一方の容量
調整状態を外部情報に基づいて決定された容量調整状態
に対応する吐出容量に迅速に調整される。従って、可変
容量型圧縮機が必要以上の仕事を行なうことが抑制され
る。

【００１０】請求項３の発明では、請求項１及び請求項
２のいずれか１項において、外気温度又は熱負荷を前記
外部情報に含ませた。外気温度、熱負荷は可変容量型圧
縮機の吐出容量を調整するための外部情報として適切で
ある。

【００１１】請求項４の発明では、請求項１乃至請求項
３のいずれか１項において、前記第１の容量制御弁は吐
出圧を一定に保つように動作する目標吐出圧設定用の電
気式容量制御弁とした。

【００１２】吐出圧は吐出容量に略比例し、吐出容量が
増大すると吐出圧も増大する。電気式容量制御弁によっ
て保たれる吐出圧は容量調整状態を反映し、制御圧室の
制御圧と吸入圧との差圧の増減は、第１の容量制御弁に
よって保たれる吐出圧の値の増減を反映する。即ち、電
気式容量制御弁によって保たれる吐出圧の値を変更する
ことによって吐出容量の調整が行われる。

【００１３】請求項５の発明では、請求項１乃至請求項
４のいずれか１項において、前記第２の容量制御弁は吸
入圧を一定に保つように動作する目標吸入圧設定用の電
気式容量制御弁とした。

【００１４】吸入圧が増大すると制御圧と吸入圧との差
圧が減り、吐出容量が増える。第２の容量制御弁によっ
て保たれる吸入圧は容量調整状態を反映し、制御圧室の
制御圧と吸入圧との差圧の増減は、第２の容量制御弁に
よって保たれる吸入圧の値の増減を反映する。即ち、第
２の容量制御弁によって保たれる吸入圧の値を変更する
ことによって吐出容量の調整が行われる。

【００１５】請求項６の発明では、請求項４において、
外気温度及び熱負荷を検出し、検出された外気温度及び
熱負荷に基づいて前記目標吐出圧を決定し、前記決定さ
れた目標吐出圧をもたらすように前記第１の容量制御弁
に対する電流供給を制御するようにした。

【００１６】請求項７の発明では、請求項５において、
熱負荷を検出し、検出された熱負荷に基づいて前記目標
吸入圧を決定し、前記決定された目標吸入圧をもたらす
ように前記第２の容量制御弁に対する電流供給を制御す
るようにした。

【００１７】請求項８の発明では、前記制御圧と前記吸
入圧との差圧を制御する第１の容量制御弁と、前記制御
圧と前記吸入圧との差圧を制御する第２の容量制御弁
と、前記第１の容量制御弁及び第２の容量制御弁の少な
くとも一方の容量調整状態を外部情報に基づいて決定す
る容量調整状態制御手段とを備えた動作制御装置を構成
した。

【００１８】請求項９の発明では、請求項８において、
前記第１の容量制御弁は吐出圧領域から前記制御圧室へ
の冷媒供給を制御し、前記第２の容量制御弁は前記制御
圧室から前記吸入圧領域への冷媒抜き出しを制御するよ
うにした。

【００１９】容量調整状態制御手段は、外部情報に基づ
いて第１の容量制御弁及び第２の容量制御弁の少なくと
も一方の容量調整状態を制御する。従って、吐出容量は
外部情報に基づいて決定された容量調整状態に対応する
吐出容量に迅速に調整され、可変容量型圧縮機が必要以
上の仕事を行なうことが抑制される。

【００２０】請求項１０の発明では、請求項８及び請求
項９のいずれか１項において、外気温度を検出する外気
温度検手段及び熱負荷を検出する熱負荷検出手段を備
え、前記流量調整状態制御手段は、前記外気温度検出手
段によって検出された外気温度及び前記熱負荷検出手段
によって検出された熱負荷に基づいて前記目標吐出圧を
決定する目標吐出圧決定手段と、前記決定された目標吐
出圧をもたらすように前記第１の容量制御弁に対する電
流供給を制御する第１の電流供給制御手段とを備えた動
作制御装置を構成した。

【００２１】目標吐出圧決定手段は、検出された外気温
度及び熱負荷に基づいて目標吐出圧を決定する。第１の
電気供給制御手段は決定された目標吐出圧をもたらすよ
うに第１の容量制御弁に対する電流供給を制御し、第１
の容量制御弁が前記決定された目標吐出圧をもたらすよ
うに動作する。吐出圧は第１の容量制御弁に対する電流
供給の制御によって迅速に制御される。従って、容量調
整状態を反映する吐出圧は外部情報に基づいて迅速に調
整され、可変容量型圧縮機が必要以上の仕事を行なうこ
とが抑制される。

【００２２】請求項１１の発明では、請求項８及び請求
項９のいずれか１項において、熱負荷を検出する熱負荷
検出手段を備え、前記容量調整状態制御手段は、前記熱
負荷検出手段によって検出された熱負荷に基づいて前記
目標吸入圧を決定する目標吸入圧決定手段と、前記決定
された目標吸入圧をもたらすように前記第２の容量制御
弁に対する電流供給を制御する第２の電流供給制御手段
とを備えた動作制御装置を構成した。

【００２３】目標吸入圧決定手段は、検出された熱負荷
に基づいて目標吸入圧を決定する。第２の電気供給制御
手段は決定された目標吸入圧をもたらすように第２の容
量制御弁に対する電流供給を制御し、第２の容量制御弁
が前記決定された目標吸入圧をもたらすように動作す
る。吸入圧は第２の容量制御弁に対する電流供給の制御
によって迅速に制御される。従って、容量調整状態を反
映する吸入圧は外部情報に基づいて迅速に調整され、可
変容量型圧縮機が必要以上の仕事を行なうことが抑制さ
れる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した第１の
実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。

【００２５】図１に示すように、シリンダブロック１１
の前後にはフロントハウジング１２及びリヤハウジング
１３が接合固定されている。シリンダブロック１１及び
フロントハウジング１２には回転軸１４がラジアルベア
リング１５，１６を介して回転可能に支持されている。
回転軸１４は、図示しない電磁クラッチを介して圧縮機
搭載車両のエンジンから回転力を得る。フロントハウジ
ング１２内にて回転軸１４には円板形状の回転支持体１
７が止着されており、回転支持体１７の周縁部に形成さ
れた支持アーム１７１にはガイド孔１７２が形成されて
いる。

【００２６】回転軸１４には斜板１８が回転軸１４の軸
方向へ傾動可能かつスライド可能に支持されている。図
１及び図２に示すように、斜板１８には連結片１８１が
止着されていると共に、連結片１８１の先端部にはガイ
ドピン１９が取り付けられている。ガイドピン１９はガ
イド孔１７２に係合しており、ガイド孔１７２はガイド
ピン１９を介して斜板１８の傾動を案内する。この案内
作用及び回転軸１４の支持作用により斜板１８が回転軸
１４方向へ揺動可能かつ回転軸１４と一体的に回転可能
である。

【００２７】シリンダブロック１１に貫設されたシリン
ダボア１１１内にはピストン２０が収容されている。ピ
ストン２０は、シリンダボア１１１内に圧縮室１１２を
区画する。ピストン２０の首部２０１と斜板１８との間
には一対のシュー２１が介在されている。制御圧室１２
１内に収容された斜板１８の回転運動はシュー２１を介
してピストン２０の前後往復運動に変換され、ピストン
２０がシリンダボア１１１内を前後動する。

【００２８】図１及び図３に示すように、リヤハウジン
グ１３内には吸入圧領域となる吸入室１３１及び吐出圧
領域となる吐出室１３２が区画形成されている。シリン
ダブロック１１とリヤハウジング１３との間には区画板
２２及び一対の弁形成板２３，２４が介在されており、
区画板２２には吸入ポート２２１及び吐出ポート２２２
が設けられている。吸入ポート２２１は弁形成板２３上
の吸入弁２３１によって開閉され、吐出ポート２２２は
弁形成板２４上の吐出弁２４１によって開閉される。吐
出弁２４１はリテーナ３７によって開度規制される。吐
出動作となるピストン２０の往動により圧縮室１１２内
の冷媒が吐出弁２４１を押し退けて吐出ポート２２２か
ら吐出室１３２へ吐出される。吸入動作となるピストン
２０の復動により吸入室１３１内の冷媒が吸入弁２３１
を押し退けて吸入ポート２２１から圧縮室１１２へ吸入
される。

【００２９】吐出室１３２から外部冷媒回路３８へ流出
した冷媒は凝縮器３９で冷却作用を受ける。凝縮器３９
で冷却作用を受けた冷媒は圧力膨張弁４０を経由して蒸
発器４１に到る。圧力膨張弁４０は吐出圧Ｐｄの上昇に
応じて通過断面積を増やすように動作する。蒸発器４１
で加熱された冷媒は吸入室１３１へ還流する。

【００３０】図６はモリエル線図である。曲線Ｅ１は飽
和液線と飽和蒸気線とを表す。曲線Ｅ２は二酸化炭素冷
媒の臨界温度曲線を表す。横軸はエンタルピー、縦軸は
圧力を表す。直線Ｄ１は蒸発器４１における蒸発行程、
曲線Ｄ２は可変容量型圧縮機における圧縮行程、直線Ｄ
３は凝縮器３９における凝縮行程、直線Ｄ４は圧力膨張
弁４０における膨張行程を表す。図示の例では、曲線Ｅ
３で表す外気温度Ｔｅが臨界温度曲線Ｅ２で表す臨界温
度よりも高く、二酸化炭素冷媒の凝縮は超臨界域で行わ
れる。

【００３１】ピストン２０のストロークは制御圧室１２
１内の制御圧Ｐｃと圧縮室１１２内の圧力とのピストン
２０を介した差圧、即ち制御圧Ｐｃと吸入圧Ｐｓとの差
圧（Ｐｃ−Ｐｓ）に応じて変わり、吐出容量を左右する
斜板１８の傾角が変化する。差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が増加
すると斜板１８の傾角が小さくなり、吐出容量が減る。
差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が減少すると斜板１８の傾角が大き
くなり、吐出容量が増える。リヤハウジング１３内の電
気式の第１の容量制御弁２５は、吐出室１３２から制御
圧室１２１への冷媒供給を制御する。リヤハウジング１
３内の電気式の第２の容量制御弁４２は、制御圧室１２
１から吸入室１３１への冷媒抜き出しを制御する。制御
圧室１２１内の制御圧Ｐｃは、第１の容量制御弁２５の
冷媒供給及び第２の容量制御弁４２の冷媒抜き出しによ
って制御される。

【００３２】図４に示すように、第１の容量制御弁２５
は、ソレノイド２６と弁機構２７とからなる。ソレノイ
ド２６は、コイル２６１と、固定鉄芯２６２と、可動鉄
芯２６３と、可動鉄芯２６３に止着された駆動ロッド２
６４と、復帰ばね２６５とからなる。弁機構２７は、ハ
ウジング２８と、ハウジング２８内の弁室２８１に収容
された弁体２９と、弁体２９を保持する保持ばね３０と
からなる。可動鉄芯２６３はコイル２６１への電流供給
によって固定鉄芯２６２側に吸引付勢される。即ち、ソ
レノイド２６の駆動力は駆動ロッド２６４を介して弁体
２９に伝達され、弁体２９は弁孔２８２を閉じる方向へ
付勢される。復帰ばね２６５は可動鉄芯２６３を固定鉄
芯２６２から離間する方向へ付勢する。

【００３３】ハウジング２８にはポート２８３が形成さ
れている。弁室２８１はポート２８３及び通路３１を介
して制御圧室１２１に連通しており、弁孔２８２は通路
３２を介して吐出室１３２に連通している。図４に示す
ように弁体２９が弁孔２８２を開いた位置にあるときに
は、吐出室１３２内の高圧冷媒は、通路３２、弁孔２８
２、弁室２８１、ポート２８３、通路３１という冷媒供
給通路を経由して制御圧室１２１へ送られる。

【００３４】ソレノイド２６の駆動力Ｆｄと保持ばね３
０のばね力Ｆ２との和は、弁体２９に作用する吐出圧Ｐ
ｄの全圧力Ｐｄ１と復帰ばね２６５のばね力Ｆ１との和
に対抗する。即ち、吐出圧Ｐｄの全圧力Ｐｄ１が（Ｆｄ
＋Ｆ２−Ｆ１）を上回ると弁体２９が弁孔２８２を開
き、吐出室１３２の高圧冷媒が制御圧室１２１へ流入す
る。吐出圧Ｐｄの全圧力Ｐｄ１が（Ｆｄ＋Ｆ２−Ｆ１）
を越えない場合には弁体２９が弁孔２８２を閉じ、吐出
室１３２の高圧冷媒が制御圧室１２１へ流入しない。即
ち、吐出室１３２から制御圧室１２１への冷媒供給を制
御する第１の容量制御弁２５は、吐出圧Ｐｄを一定に保
つように動作する。

【００３５】第２の容量制御弁４２は、ソレノイド４３
と弁機構４４とからなる。ソレノイド４３は、コイル４
３１と、固定鉄芯４３２と、可動鉄芯４３３と、可動鉄
芯４３３に止着された駆動ロッド４３４と、復帰ばね４
３５とからなる。弁機構４４は、ハウジング４５と、駆
動ロッド４３４に結合されてハウジング４５内の弁室４
５１に収容された弁体４６と、弁室４５１内に収容され
て駆動ロッド４３４に結合するベローズ４８と、ベロー
ズ４８を伸張する方向へ受圧板４８１に作用するばね４
９とからなる。弁室４５１は弁孔４５３及び通路４７を
介して制御圧室１２１に連通しており、ポート４５２は
通路５０を介して吸入室１３１に連通している。図５に
示すように弁体２９が弁孔４５３を開いた位置にあると
きには、制御圧室１２１内の冷媒は、通路４７、弁孔４
５３、弁室４５１、ポート４５２、通路５０という冷媒
抜き出し通路を経由して吸入室１３１へ流出する。

【００３６】吸入室１３１の吸入圧Ｐｓは通路５０及び
ポート４５２を介して弁室４５１に波及しており、ばね
４９のばね力Ｆ４が受圧板４８１に作用する吸入圧Ｐｓ
の全圧力Ｐｓ１に対抗する。可動鉄芯４３３はコイル４
３１への電流供給によって固定鉄芯４３２側に吸引付勢
される。即ち、ソレノイド４３の駆動力はばね４９のば
ね力に対抗する。復帰ばね４３５は可動鉄芯４３３を固
定鉄芯４３２から離間する方向へ付勢する。

【００３７】ソレノイド４３の駆動力Ｆｓと受圧板４８
１に対する吸入圧Ｐｓの全圧力Ｐｓ１との和は、復帰ば
ね４３５のばね力Ｆ３とばね４９のばね力Ｆ４との和に
対抗する。全圧力Ｐｓ１が（Ｆ３＋Ｆ４−Ｆｏ）を下回
ると弁体４６が弁孔４５３を閉じ、全圧力Ｐｓ１が（Ｆ
３＋Ｆ４−Ｆｏ）を越えると弁体４６が弁孔４５３を開
く。即ち、制御圧室１２１から吸入室１３１への冷媒抜
き出しを制御する第２の容量制御弁４２は、吸入圧Ｐｓ
を一定に保つように動作する。

【００３８】第１の容量制御弁２５のソレノイド２６及
び第２の容量制御弁４２のソレノイド４３はコントロー
ラ３３の電流供給制御を受ける。コントローラ３３は、
目標吐出圧決定手段となる目標吐出圧決定部３３１と、
目標吸入圧決定手段となる目標吸入圧決定部３３２と、
第１の電流供給制御手段となる第１の電流供給制御部３
３３と、第２の電流供給制御手段となる第２の電流供給
制御部３３４とからなる。コントローラ３３は図７のフ
ローチャートで示す容量調整状態制御プログラムに基づ
いて第１の容量制御弁２５及び第２の容量制御弁４２の
容量調整状態を制御する。目標吐出圧決定部３３１は、
外気温度検出器３４によって検出される外気温度Ｔｅ、
及び室内温度検出器３５によって検出される室内温度Ｔ
ｓを所定の時間間隔でサンプリングしている。目標吸入
圧決定部３３２は室内温度検出器３５によって検出され
る室内温度Ｔｓを所定の時間間隔でサンプリングしてい
る。

【００３９】目標吐出圧決定部３３１は、外気温度検出
器３４によって検出された外気温度Ｔｅ、室内温度検出
器３５によって検出された室内温度Ｔｓ、及び目標室内
温度設定器３６によって設定された目標室内温度Ｔｏに
基づいて目標吐出圧Ｐｄｏを決定する。外気温度Ｔｅが
高くなれば吐出容量を増やす必要がある。又、熱負荷が
高いレベル域で増大すれば吐出容量を増やす必要があ
る。外気温度Ｔｅ及び熱負荷と目標吐出圧Ｐｄｏとの関
係は、前記のような必要性に基づいて予め決められてお
り、目標吐出圧決定部３３１は外気温度情報、熱負荷情
報及び前記関係に基づいて目標吐出圧Ｐｄｏを決定す
る。第１の電流供給制御部３３３は、目標吐出圧決定部
３３１によって決定された目標吐出圧Ｐｄｏをもたらす
ように第１の容量制御弁２５のソレノイド２６に対する
電流供給を制御する。

【００４０】目標吸入圧決定部３３２は、検出された室
内温度Ｔｓ及び目標室内温度Ｔｏに基づいて目標吸入圧
Ｐｓｏを決定する。目標室内温度Ｔｏと室内温度Ｔｓと
の差は熱負荷を反映しており、目標吸入圧決定部３３２
は熱負荷に基づいて目標吸入圧Ｐｓｏを決定する。熱負
荷が大きくなれば吸入圧Ｐｓを下げる必要がある。熱負
荷と目標吸入圧Ｐｓｏとの関係は、前記のような必要性
に基づいて予め決められており、目標吸入圧決定部３３
２は熱負荷情報及び前記関係に基づいて目標吸入圧Ｐｓ
ｏを決定する。第２の電流供給制御部３３４は、目標吸
入圧決定部３３２によって決定された目標吸入圧Ｐｓｏ
をもたらすように第２の容量制御弁４２のソレノイド４
３に対する電流供給を制御する。

【００４１】第１の実施の形態では以下の効果が得られ
る。 （１-1）吐出容量は制御圧室１２１内の制御圧Ｐｃと吸
入圧Ｐｓとの差圧によって調整され、制御圧Ｐｃと吸入
圧Ｐｓとの差圧は第１の容量制御弁２５に対する電流供
給制御によって迅速に調整される。吐出容量は吐出圧Ｐ
ｄに略比例し、吐出圧Ｐｄは吐出容量を反映する。即
ち、目標吐出圧Ｐｄｏは第１の容量制御弁２５の容量調
整状態を規定する。目標吐出圧決定部３３１は外気温度
Ｔｅ及び熱負荷という外部情報に基づいて目標吐出圧Ｐ
ｄｏを迅速に決定する。車両エンジンの回転数変動は回
転軸１４の回転数変動をもたらし、吐出圧Ｐｄが変動し
ようとするが、吐出容量を反映する吐出圧Ｐｄは外気温
度Ｔｅという外部情報に基づいて決定された目標吐出圧
Ｐｄｏという一定値に定圧制御される。従って、回転軸
１４の回転数変動に起因した吐出容量の変動は、コント
ローラ３３及び第１の容量制御弁２５による外気温度Ｔ
ｅに応じた吐出圧の定圧制御によって抑制される。その
結果、圧縮機の回転数変動のために可変容量型圧縮機が
必要以上の仕事を行なうことが抑制され、可変容量型圧
縮機における動力消費及び負荷が減らされる。 （１-2）制御圧Ｐｃと吸入圧Ｐｓとの差圧は第２の容量
制御弁４２に対する電流供給制御によっても迅速に調整
される。吸入圧Ｐｓは熱負荷を直接的に反映しており、
熱負荷は室内温度を直接的に反映している。従って、室
内温度の制御には吸入圧Ｐｓを制御するのがよい。目標
吸入圧Ｐｓｏは第２の容量制御弁４２の容量調整状態を
規定する。目標吸入圧決定部３３２は熱負荷という外部
情報に基づいて目標吸入圧Ｐｓｏを迅速に決定する。熱
負荷の変動は吸入圧Ｐｓの変動をもたらすが、熱負荷を
反映する吸入圧Ｐｓは熱負荷という外部情報に基づいて
決定された目標吸入圧Ｐｓｏに迅速に制御される。従っ
て、熱負荷の変動のために可変容量型圧縮機が必要以上
の仕事を行なうことが抑制される。 （１-3）熱負荷が高いレベル域にある場合にも、吐出圧
Ｐｄは熱負荷という外部情報に基づいて決定された目標
吐出圧Ｐｄｏという一定値に定圧制御される。従って、
高いレベル域での熱負荷の変動に対応した吐出容量の変
動は、コントローラ３３及び第１の容量制御弁２５によ
る熱負荷に応じた吐出圧の制御によって適正に調整さ
れ、可変容量型圧縮機が必要以上の仕事を行なうことが
抑制される。 （１-4）室内温度の制御はきめ細かに行なえるのが望ま
しい。吸入圧Ｐｓを制御する第２の容量制御弁４２は室
内温度のきめ細かな制御に適しているが、圧縮機の大き
な回転数変動に対する容量調整には不向きである。吐出
圧Ｐｄを制御する第１の容量制御弁２５は圧縮機の大き
な回転数変動に対する容量調整に好適であるが、室内温
度のきめ細かな制御には不向きである。回転数変動に対
する吐出圧制御、熱負荷変動に対する吸入圧制御を２つ
の容量制御弁２５，４２によって適正に分担して受け持
つ構成は、可変容量型圧縮機における動力消費及び負荷
を減らすと共に、良好な冷房制御の達成を可能にする。 （１-5）外気温度、熱負荷の変動は穏やかであるため、
コントローラ３３にはそれほどの高速処理機能は要求さ
れない。従って、制御システムは安価に構築できる。 （１-6）熱負荷が高いときには吐出容量を増やす必要が
あり、熱負荷が低いときには吐出容量を減らす必要があ
る。従って、室内温度Ｔｓ及び目標室内温度Ｔｏに基づ
いて把握される熱負荷は、吐出容量を迅速に調整するた
めの外部情報として適切である。

【００４２】次に、図８の第２の実施の形態を説明す
る。可変容量型圧縮機の内部構造は第１の実施の形態と
同じであり、第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符
号が付してある。

【００４３】この実施の形態における第２の容量制御弁
５１では吸入室１３１の吸入圧Ｐｓが感圧室５１１に波
及しており、感圧室５１１内の吸入圧Ｐｓがダイヤフラ
ム５１２を介してばね５２のばね力と対抗しており、ば
ね５２のばね力はねじ５３の螺合位置によって調整でき
る。ダイヤフラム５１２の変位は変位伝達ロッド５１３
を介して弁体５１４に伝達される。第２の容量制御弁５
１も第１の実施の形態における第２の容量制御弁４２と
同様に目標吸入圧設定用の制御弁であるが、目標吸入圧
はばね５２のばね力設定によって行われる。第１の容量
制御弁２５の容量調整状態は、目標吐出圧決定部３３１
及び第１の電流供給制御部３３３からなるコントローラ
５４によって第１の実施の形態の場合と同様に行われ
る。

【００４４】この実施の形態においても第１の実施の形
態における（１-1）項、（１-3）項と同様の効果が得ら
れる。次に、図９の第３の実施の形態を説明する。可変
容量型圧縮機の内部構造は第１の実施の形態と同じであ
り、第１の実施の形態と同じ構成部には同じ符号が付し
てある。

【００４５】第２の容量制御弁５５のソレノイド５６
は、コイル５６１と、固定鉄芯５６２と、可動鉄芯５６
３と、可動鉄芯５６３に止着された駆動ロッド５６４
と、復帰ばね５６５とからなる。弁機構４４は、ハウジ
ング５７と、ハウジング５７内の弁室５７１に収容され
た弁体５８と、弁体５８を保持する保持ばね５９と、ハ
ウジング５７内の感圧室５７２内に収容されて駆動ロッ
ド５６４に結合するベローズ６０と、ベローズ６０を伸
張する方向へ受圧板６０１に作用するばね６１とからな
る。吸入室１３１の吸入圧Ｐｓは通路５０及びポート５
７５を介して感圧室５７２に波及しており、ばね６１の
ばね力Ｆ４が受圧板６０１に作用する吸入圧Ｐｓの全圧
力Ｐｓ１に対抗する。可動鉄芯５６３はコイル５６１へ
の電流供給によって固定鉄芯５６２側に吸引付勢され
る。即ち、ソレノイド５６の駆動力はばね６１のばね力
に対抗する。復帰ばね５６５は可動鉄芯５６３を固定鉄
芯５６２から離間する方向へ付勢する。弁孔５７３が開
いたときには吐出室１３２の高圧冷媒が通路６２，６３
を経由して制御圧室１２１へ送られる。吸入室１３１内
の吸入圧Ｐｓは通路６４を介して感圧室５７２に波及し
ている。

【００４６】ソレノイド５６の駆動力Ｆｏと受圧板６０
１に対する吸入圧Ｐｓの全圧力Ｐｓ１との和は、復帰ば
ね５６５のばね力Ｆ５とばね６１のばね力Ｆ６との和に
対抗する。全圧力Ｐｓ１が（Ｆ５＋Ｆ６−Ｆｏ）を下回
ると弁体５８が弁孔５７３を開き、全圧力Ｐｓ１が（Ｆ
５＋Ｆ６−Ｆｏ）を越えると弁体５８が弁孔５７３を閉
じる。即ち、容量制御弁５５は、吐出室１３２から制御
圧室１２１への冷媒供給を制御し、かつ吸入圧Ｐｓを一
定に保つように動作する。

【００４７】制御圧室１２１から吸入室１３１への冷媒
抜き出しは絞り通路６６を介して行われる。コントロー
ラ６５の目標吐出圧決定部６５１は、外気温度検出器３
４によって検出された外気温度Ｔｅに基づいて目標吐出
圧Ｐｄｏを決定する。外気温度Ｔｅが高くなれば吐出容
量を増やす必要がある。第１の電流供給制御部６５３
は、目標吐出圧決定部６５１によって決定された目標吐
出圧Ｐｄｏをもたらすように第１の容量制御弁２５のソ
レノイド２６に対する電流供給を制御する。

【００４８】目標吸入圧決定部６５２は、室内温度検出
器３５によって検出された室内温度Ｔｓ及び目標室内温
度設定器３６によって設定された目標室内温度Ｔｏに基
づいて目標吸入圧Ｐｓｏを決定する。第２の電流供給制
御部６５４は、目標吸入圧決定部６５２によって決定さ
れた目標吸入圧Ｐｓｏをもたらすように第２の容量制御
弁５５のソレノイド５６に対する電流供給を制御する。

【００４９】この実施の形態では、第１の容量制御弁２
５、目標吐出圧決定部６５１及び第１の電流供給制御部
６５３が回転数変動に対する吐出圧変動抑制制御を受持
ち、第２の容量制御弁５５、目標吸入圧決定部６５２及
び第２の電流供給制御部６５４が熱負荷変動に対する吸
入圧制御を受持つ。従って、この実施の形態においても
第１の実施の形態における（１-4）項と同様の効果が得
られる。

【００５０】本発明では、以下のような実施の形態も可
能である。 （１）第１の実施の形態において、目標吐出圧を外気温
度のみから決定するようにすること。 （２）第３の実施の形態において、第１の実施の形態の
場合のように外気温度及び熱負荷から目標吐出圧を決定
するようにすること。 （３）第１の容量制御弁を電磁開閉弁とし、目標吐出圧
をもたらすように電磁開閉弁を開閉制御するようにする
こと。 （４）第２の容量制御弁を電磁開閉弁とし、目標吸入圧
をもたらすように電磁開閉弁を開閉制御するようにする
こと。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明では、吐出圧
領域から制御圧室への冷媒供給を制御する第１の容量制
御弁及び制御圧室から吸入圧領域への冷媒抜き出しを制
御する第２の容量制御弁少なくとも一方の容量調整状態
を外部情報に基づいて決定するようにしたので、冷媒の
臨界温度を越えた超臨界域で冷媒を冷却するという場合
を含む熱交換を行なう冷凍回路に用いられる可変容量型
圧縮機における動力消費及び負荷を減らし得るという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す圧縮機全体の
側断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図。

【図４】要部拡大側断面図。

【図５】要部拡大側断面図。

【図６】モリエル線図。

【図７】容量調整状態制御プログラムを表すフローチャ
ート。

【図８】第２の実施の形態を示す要部拡大側断面図。

【図９】第３の実施の形態を示す要部拡大側断面図。

【符号の説明】

１２１…制御圧室、１３１…吸入圧領域となる吸入室、
１３２…吐出圧領域となる吐出室、２５…第１の容量制
御弁、４２，５１…第２の容量制御弁、３３，５４，６
５…容量調整状態制御手段となるコントローラ、３３
１，６５１…目標吐出圧決定手段となる目標吐出圧決定
部、３３２，６５２…目標吸入圧決定手段となる目標吸
入圧決定部、３３３，６５３…第１の電流供給制御手段
となる第１の電流供給制御部、３３４，６５４…第２の
電流供給制御手段となる第２の電流供給制御部、３４…
外気温度検出手段となる外気温度検出器、３５…熱負荷
検出手段を構成する室内温度検出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 俊郎 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒の臨界温度を越えた超臨界域で冷媒を
   冷却するという場合を含む熱交換を行なう冷凍回路に用
   いられ、制御圧室の制御圧と吸入圧領域の吸入圧との差
   圧の変化に基づいて吐出容量を変える可変容量型圧縮機
   において、 前記制御圧と吸入圧との差圧を第１の容量制御弁及び第
   ２の容量制御弁によって制御し、前記第１の容量制御弁
   及び第２の容量制御弁の少なくとも一方の容量調整状態
   を外部情報に基づいて決定する可変容量型圧縮機の動作
   制御方法。
2. 【請求項２】吐出圧領域から前記制御圧室への冷媒供給
   を前記第１の容量制御弁によって制御し、前記制御圧室
   から前記吸入圧領域への冷媒抜き出しを前記第２の容量
   制御弁によって制御し、前記第１の容量制御弁及び第２
   の容量制御弁の少なくとも一方の容量調整状態を外部情
   報に基づいて決定する請求項１に記載の可変容量型圧縮
   機の動作制御方法。
3. 【請求項３】前記外部情報は外気温度又は熱負荷を含む
   請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の可変容量
   型圧縮機の動作制御方法。
4. 【請求項４】前記第１の容量制御弁は吐出圧を一定に保
   つように動作する目標吐出圧設定用の電気式容量制御弁
   である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の可
   変容量型圧縮機の動作制御方法。
5. 【請求項５】前記第２の容量制御弁は吸入圧を一定に保
   つように動作する目標吸入圧設定用の電気式容量制御弁
   である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の可
   変容量型圧縮機の動作制御方法。
6. 【請求項６】外気温度及び熱負荷を検出し、検出された
   外気温度及び熱負荷に基づいて前記目標吐出圧を決定
   し、前記決定された目標吐出圧をもたらすように前記第
   １の容量制御弁に対する電流供給を制御する請求項４に
   記載の可変容量型圧縮機の動作制御方法。
7. 【請求項７】熱負荷を検出し、検出された熱負荷に基づ
   いて前記目標吸入圧を決定し、前記決定された目標吸入
   圧をもたらすように前記第２の容量制御弁に対する電流
   供給を制御する請求項５に記載の可変容量型圧縮機の動
   作制御方法。
8. 【請求項８】冷媒の臨界温度を越えた超臨界域で冷媒を
   冷却するという場合を含む熱交換を行なう冷凍回路に用
   いられ、制御圧室の制御圧と吸入圧領域の吸入圧との差
   圧の変化に基づいて吐出容量を変える可変容量型圧縮機
   において、 前記制御圧と前記吸入圧との差圧を制御する第１の容量
   制御弁と、 前記制御圧と前記吸入圧との差圧を制御する第２の容量
   制御弁と、 前記第１の容量制御弁及び第２の容量制御弁の少なくと
   も一方の容量調整状態を外部情報に基づいて決定する容
   量調整状態制御手段とを備えた可変容量型圧縮機の動作
   制御装置。
9. 【請求項９】前記第１の容量制御弁は吐出圧領域から前
   記制御圧室への冷媒供給を制御し、前記第２の容量制御
   弁は前記制御圧室から前記吸入圧領域への冷媒抜き出し
   を制御する請求項８に記載の可変容量型圧縮機の動作制
   御装置。
10. 【請求項１０】外気温度を検出する外気温度検手段及び
    熱負荷を検出する熱負荷検出手段を備え、前記容量調整
    状態制御手段は、前記外気温度検出手段によって検出さ
    れた外気温度及び前記熱負荷検出手段によって検出され
    た熱負荷に基づいて前記目標吐出圧を決定する目標吐出
    圧決定手段と、前記決定された目標吐出圧をもたらすよ
    うに前記第１の容量制御弁に対する電流供給を制御する
    第１の電流供給制御手段とを備えている請求項８及び請
    求項９のいずれか１項に記載の可変容量型圧縮機の動作
    制御装置。
11. 【請求項１１】熱負荷を検出する熱負荷検出手段を備
    え、前記容量調整状態制御手段は、前記熱負荷検出手段
    によって検出された熱負荷に基づいて前記目標吸入圧を
    決定する目標吸入圧決定手段と、前記決定された目標吸
    入圧をもたらすように前記第２の容量制御弁に対する電
    流供給を制御する第２の電流供給制御手段とを備えてい
    る請求項８及び請求項９のいずれか１項に記載の可変容
    量型圧縮機の動作制御装置。