JP2014234777A - 可変容量圧縮機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1実施形態における可変容量圧縮機の概略構成を示し、車両エアコンシステムに使用されるクラッチレス可変容量圧縮機の例である。
図1において、この可変容量圧縮機100は、複数のシリンダボア101aが形成されたシリンダブロック101と、シリンダブロック101の一端に設けられたフロントハウジング102と、シリンダブロック101の他端にバルブプレート103等を介して設けられたシリンダヘッド104と、を備えている。
図3は制御弁300の構成を示す図で、(a)は全体断面図を示し、(b)は弁体とベローズ組立体の連結部分の拡大図を示す。
制御弁300は、バルブハウジング301に形成され、連通孔301aを介してクランク室140と連通する第1感圧室302と、連通孔301bを介して吐出室142と連通する弁室303と、一端が第1感圧室302に開口し他端が弁室303に開口する弁孔301cと、一端側が弁室303に配設され他端側がバルブハウジング301に形成された支持孔301dに摺動可能に支持されて弁孔301cを開閉する弁体304と、真空にした内部にコイルバネを有し、一端側がバルブハウジング301に固定されて第1感圧室302に配設されクランク室140の圧力を受圧するベローズ組立体305と、一端側にベローズ組立体305の他端側が接離可能に連結し他端側が弁体304の一端側に固定されてベローズ組立体305の変位を弁体304に伝達する連結部306と、弁体304の他端側が配設され連通孔301eを介して吸入室141の圧力が導入される第2感圧室307と、弁体304と一体に形成され弁体304側と反対側の端部に可動コア308が圧入固定されたソレノイドロッド304aと、ソレノイドロッド304aの外周囲に配置され所定の隙間を隔てて可動コア308に対向配置された固定コア309と、固定コア309と可動コア308の間に介装されて可動コア308及びソレノイドロッド304aを介して弁体304を開弁方向に弾性付勢するコイルバネ310と、可動コア308及び固定コア309の外周囲に配置されてソレノイドハウジング311に固定された非磁性体からなる筒状部材312と、筒状部材312を取り囲むようにソレノイドハウジング311に収容された電磁コイル313と、を備えて構成されている。また、制御弁300の外周部には、3つのOリング313a〜313cが設けられている。
Ps=−(1/Sv)・F(i)+(F+f)/Sv ・・・(1)
ここで、Psは吸入室141の制御吸入圧力、F(i)は電磁力、fはコイルバネ310の付勢力、Fはベローズ組立体305の付勢力である。
上記の式(1)から、吸入室141の制御吸入圧力Psと電磁コイル313に流す電流値との関係は図4のようになっている。
弁開閉検出部400は、可動体収容部401と弁状態検出部402とを一体に組付けて構成され、可動体収容部401のハウジング420に弁状態検出部402を一体に組付けてある。
制御弁300は、シリンダヘッド104の図6に破線で示す収納領域に形成された図7の収容孔104eに、第1感圧室302側を先端にして収容される。また、弁開閉検出部400は、シリンダヘッド104の図6に破線で示す収納領域に形成された図7の収容孔104fに連通孔422a側を先端にして収容される。収容孔104fの先端は、制御弁300の収容孔104eの第1感圧室302周囲の圧力領域104e3に差し向けられている。
エンジンからの駆動力によって可変容量圧縮機100の駆動軸110が回転している状態で、エアコンが非作動状態(OFF運転)の場合、制御弁300は非通電状態で開弁し圧力供給通路145を開放する。これにより、逆止弁250の上流側の圧力が昇圧する。逆止弁250は、OFF運転時の吐出吸入圧力差で確実に開弁するように圧縮コイルバネ252の付勢力が設定されているので、このとき逆止弁250は開弁して吐出室142とクランク室140とが圧力供給通路145を介して連通し、吐出冷媒ガスがクランク室140に導入される。これにより、可変容量圧縮機100は最小吐出容量で運転される。尚、最小吐出容量で発生する吐出吸入圧力差では、吐出通路に介装された逆止弁200は開弁しないように設定されているので、圧縮された冷媒は、吐出室142、圧力供給通路145、クランク室140、放圧通路146、吸入室141で構成される内部経路を循環する。
本実施形態の可変容量圧縮機は、第1実施形態における制御弁下流の圧力供給通路145(連通路101e)に介装した逆止弁250を省略し、この逆止弁の機能を可動体収容部に組み込んだことが第1実施形態と異なる。
図8において、本実施形態の可変容量圧縮機100′では、後述する本実施形態の可動体収容部501に逆止弁の機能を持たせたことにより、シリンダブロック101に形成する連通路101e(制御弁300の下流側の圧力供給通路145となる)の形成位置を、図中破線で示すように、放圧通路146の一部を構成する連通路101cの上方側としている。
制御弁300が、シリンダヘッド104に形成した収容孔104eに収容され、収容孔104eが、3つのOリング313a〜313cにより、吸入室141の圧力が作用する圧力領域104e1と、吐出室142bの圧力が作用する圧力領域104e2と、クランク室140の圧力が作用する圧力領域104e3とに区画されていることは、第1実施形態と同様である。
図11は、弁開閉検出部500の構成を示す図で、(a)は全体断面図で制御弁300が閉弁状態にあるときの状態を示し、(b)は要部構成図で制御弁300が開弁状態にあるときの状態を示している。
エンジンからの駆動力によって可変容量圧縮機100′の駆動軸110が回転している状態で、エアコンが非作動状態(OFF運転)で非通電状態の制御弁300は開弁して圧力供給通路145を開放する。これにより、弁開閉検出部500の可動体収容部501より上流側の圧力供給通路145の圧力が昇圧する。可動体収容部501は、OFF運転時の吐出吸入圧力差で確実に開弁するように圧縮コイルバネ520の付勢力が設定されているので、可動体収容部501の可動体510が図11(b)のように開弁して吐出室142とクランク室140とが圧力供給通路145を介して連通し、吐出冷媒ガスがクランク室140に導入され、可変容量圧縮機100′は最小吐出容量で運転される。尚、このとき、逆止弁200は開弁せず、圧縮された冷媒は、吐出室142、圧力供給通路145、クランク室140、放圧通路146、吸入室141で構成される内部経路を循環することは第1実施形態と同じである。
図13は、車両エアコンシステムのエアコンECU600における駆動トルク演算に関連する構成を示したブロック図である。
図13において、蒸発器目標温度設定手段610は、図示しない車室内温度設定と種々の外部情報に基づいて吐出容量制御の最終的な目標となる蒸発器出口空気温度を設定する。制御電流設定手段620は、蒸発器目標温度設定手段610で設定された目標温度と、蒸発器出口に配置された温度検出手段630で検知された実際の温度との偏差を演算し、この偏差が小さくなるように制御弁300の電磁コイル313に通電する制御電流値Iを設定する。駆動手段640は、制御弁300の電磁コイル313を流れる電流が、制御電流設定手段620で設定された制御電流値Iになるように電磁コイル313を駆動する。制御電流は所定の駆動周波数(例えば400〜500Hz)のPWM(パルス幅変調)により、デューティ比を変更することにより調整される。従って、可変容量圧縮機100(又は100′)は、蒸発器目標温度設定手段610で設定された目標温度に、温度検出手段630で検知された実際の温度が近づくように制御電流値Iが調整されて吐出容量が制御される。
Tr=f(Vr、Pd、Ps、Ne)
ここで、Psは吸入室141の制御圧力であり、最大吐出容量運転時であるので固定値として、他のパラメータから容易に推定できる。
Tr=f(Vr、Pd、I、Ne)
Claims (8)
- 制御圧力を感知し当該制御圧力が外部信号で設定された設定圧になるよう弁開度を自律的に調整する感圧手段を備えた制御弁を、吐出圧領域と圧力調整室とを連通する圧力供給通路に介装し、前記制御弁によって前記圧力供給通路の開度を調整して前記圧力調整室の圧力を調整して冷媒の吐出容量を可変する可変容量圧縮機において、
前記制御弁の開閉動作と連動し、前記制御弁が閉弁状態の時に第1の位置に移動し、開弁状態の時に第2の位置に移動する可動体と、
前記可動体の位置を検出して前記制御弁の開閉状態検出信号を出力する弁状態検出手段と、
を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機。 - 前記制御弁と前記圧力調整室との間の圧力供給通路に介装され、前記制御弁の閉弁動作に伴って前記圧力供給通路を閉鎖して前記圧力調整室から制御弁側への冷媒の流れを阻止し、前記制御弁の開弁動作に伴って前記圧力供給通路を開放して前記圧力調整室への冷媒の流入を可能とする逆止弁と、
前記制御弁と前記逆止弁の間の圧力供給通路と吸入圧領域とを連通する連通路と、
前記可動体を移動可能に収容する収容室を有し、前記収容室が、前記制御弁と前記逆止弁との間の前記圧力供給通路に連通する第1の室と前記圧力調整室に連通する第2の室とに、前記可動体によって仕切られた可動体収容手段と、
を備え、
前記弁状態検出手段は、前記可動体が前記第1の室の端面側に移動したときを前記第1の位置として検出し前記制御弁の閉弁状態検出信号を出力し、前記第2室の端面側に移動したときを前記第2の位置として前記制御弁の開弁状態検出信号を出力する、請求項1に記載の可変容量圧縮機。 - 前記制御弁と前記圧力調整室との間の圧力供給通路に介装された収容室内に移動可能に収容され、前記収容室を、制御弁側圧力供給通路に連通する第1の室と圧力調整室側圧力供給通路に連通する第2の室とに仕切る前記可動体と、該可動体を前記第1の室側に弾性付勢する弾性部材と、前記第1の室と前記第2の室とを連通する連通部と、を備え、前記制御弁の閉弁動作に伴って前記可動体が前記連通部を閉鎖して前記第1の室から前記第2の室側への冷媒の流れを阻止し、前記制御弁の開弁動作に伴って前記可動体が前記弾性部材の付勢力に抗して前記連通部を開放して前記第1の室から前記第2の室への冷媒の流入を可能とする逆止弁機能を備えた可動体収容手段と、
前記制御弁と前記可動体収容手段の間の圧力供給通路と吸入圧領域とを連通する連通路と、
を備え、
前記弁状態検出手段は、前記可動体が前記連通部の閉鎖側に移動したときを前記第1の位置として検出し前記制御弁の閉弁状態検出信号を出力し、前記連通部の開放側に移動したときを前記第2室の端面側に移動したときを前記第2の位置として前記制御弁の開弁状態検出信号を出力する、請求項1に記載の可変容量圧縮機。 - 前記弁状態検出手段は、前記可動体の位置を検出する位置検出部と、該位置検出部の出力信号に基づいて前記制御弁の開閉状態検出信号を出力する出力部とを、一体的に備えている、請求項1〜3のいずれか1つに記載の可変容量圧縮機。
- 前記可動体収容手段と前記弁状態検出手段とを一体に組付けた、請求項2〜4のいずれか1つに記載の可変容量圧縮機。
- 前記弁状態検出手段の前記位置検出部は、前記可動体の一端側に固定した磁石と、前記可動体の移動による前記磁石の磁束変化を検出する検出素子と、を備え、前記磁石を前記可動体収容手段の第2の室側に配置した、請求項5に記載の可変容量圧縮機。
- シリンダボア内のピストンを往復動させて、吸入室からシリンダボア内に吸入した冷媒を圧縮して吐出室に吐出すると共に、前記ピストンの背方のクランク室の圧力を制御して前記ピストンのストロークを変化させて冷媒の吐出容量を可変する往復動式可変容量圧縮機であって、前記吐出圧領域を前記吐出室とし、前記圧力調整室を前記クランク室とした、請求項1〜6のいずれか1つに記載の可変容量圧縮機。
- 前記制御弁は、前記吸入室の圧力を前記制御圧力として感知し、前記吸入室の圧力が外部信号で設定された設定圧になるよう前記感圧手段で自律的に調整する構成である請求項7に記載の可変容量圧縮機。
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