JP2016050543A - 可変容量圧縮機の吐出容量制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】変位手段を有することなく簡易な構成で、冷媒不足状態における大きな吐出容量での運転を回避可能な可変容量圧縮機の吐出容量制御システムを提供する。
【解決手段】制御圧力室１４０の圧力の変化に基づいて吐出容量が変化する可変容量圧縮機１００の吐出容量を制御するものであって、吐出室１４２と制御圧力室１４０とを連通する圧力供給通路１４５の開度を調整して制御圧力室１４０内の圧力を変化させる制御弁３００と、冷媒循環路の低圧領域における圧力を検知する圧力検知手段と、前記冷媒循環路の低圧領域における圧力が予め設定された下限値を下回る場合には吐出容量を減少させるように制御電流を設定してアクチュエータに供給する制御電流供給手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクルを構成すべく冷媒循環路に介挿される可変容量圧縮機の吐出容量制御システムに関し、特に、車両エアコンシステム等に使用される可変容量圧縮機の吐出容量制御システムに関する。

特許文献１には、吐出圧領域における２地点間の差圧で可変容量圧縮機の吐出容量を制御する制御弁に、吸入圧領域の圧力が予め設定された基準圧力を下回ると制御弁の弁開度を増大させる変位手段を付加し、冷媒不足状態における大きな吐出容量での運転を回避する技術が開示されている。

特開２００６−１７７３００号公報

しかし、前記技術においては、冷媒不足状態における大きな吐出容量での運転を回避するために変位手段を制御弁に付加しており、これにより、制御弁のコストが増大すると共に制御弁が大型化して可変容量圧縮機における制御弁のレイアウトが困難となるという問題があった。

そこで、本発明は、前記変位手段を有することなく簡易な構成で、冷媒不足状態における大きな吐出容量での運転を回避可能な可変容量圧縮機の吐出容量制御システムを提供することを目的とする。

本発明による可変容量圧縮機の吐出容量制御システムは、エアコンシステムの冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する冷媒循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器と共に介挿され、制御圧力室の圧力の変化に基づいて吐出容量が変化する可変容量圧縮機の吐出容量を制御するシステムであって、前記可変容量圧縮機内部における冷媒循環路の２地点間の差圧に応答して弁体の開閉方向に変位する感圧部材と、供給された制御電流に応じて前記弁体に閉弁方向の付勢力を作用させるアクチュエータと、を有し、前記２地点間の差圧及び前記アクチュエータの付勢力に応じて前記弁体が変位し、吐出室と前記制御圧力室とを連通する圧力供給通路の開度を調整して前記制御圧力室内の圧力を変化させる制御弁と、前記冷媒循環路の低圧領域における圧力を検知する圧力検知手段と、前記冷媒循環路の低圧領域における圧力が予め設定された下限値を下回る場合には吐出容量を減少させるように前記制御電流を設定して前記アクチュエータに供給する制御電流供給手段と、を備える。

前記吐出容量制御システムによれば、冷媒が不足して冷媒循環路の低圧領域の圧力が予め設定された下限値を下回ったときに、アクチュエータに供給される制御電流を変更して、吐出容量を減少させることができ、冷媒不足状態における大きな吐出容量での運転を回避することができる。そして、制御弁が感圧部材とアクチュエータとを有する簡易な構成となっているので、制御弁のコストを抑えることができると共に、制御弁のレイアウトが容易となる。

本発明が適用された可変容量圧縮機及び制御弁の断面図である。 前記制御弁の断面図である。 前記制御弁の特性を示す図である。 本発明に係る吐出容量制御システムの構成を示したブロック図である。 吸入圧力領域の圧力の目標値の下限値と可変容量圧縮機の回転数との関係を示す図である。 本発明に係る吐出容量制御システムの制御フローを示す図である。 前記制御フローの起動制御における制御電流特性を示す図である。 前記制御フローにおける空調制御フローを示す図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明が適用された一例である可変容量圧縮機１００及び制御弁３００の断面図である。
この可変容量圧縮機１００は、車両エアコンシステムの冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する冷媒循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器と共に介挿されている。

図１に示すように、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を介して設けられたシリンダヘッド１０４と、を備えている。

シリンダブロック１０１とフロントハウジング１０２とによって制御圧力室１４０が形成され、この制御圧力室１４０内を横断するように駆動軸１１０が設けられている。
制御圧力室１４０内には、斜板１１１が配置されている。この斜板１１１の中央部には貫通孔１１１ｂが形成されており、駆動軸１１０はこの貫通孔１１１ｂを挿通している。また、斜板１１１は、駆動軸１１０に固定されたロータ１１２と連結手段としてのリンク機構１２０を介して連結されている。これにより、斜板１１１は駆動軸１１０と共に回転し、また、駆動軸１１０に沿ってその傾斜角が変更可能となっている。

リンク機構１２０は、ロータ１１２に突設された第１アーム１１２ａと、斜板１１１に突設された第２アーム１１１ａと、一端が第１連結ピン１２２を介して第１アーム１１２ａに回動可能に連結されると共に他端が第２連結ピン１２３を介して第２アーム１１１ａに回動可能に連結されたリンクアーム１２１と、を含む。

斜板１１１の貫通孔１１１ｂは、斜板１１１が最大傾斜角から最小傾斜角の範囲で傾動可能な形状に形成されている。本実施形態において、貫通孔１１１ｂには、駆動軸１１０と当接することによって傾斜角を小さくする方向への斜板１１１の傾斜角変位（傾動）を規制する最小傾角規制部が形成されている。例えば、斜板１１１が駆動軸１１０に対して直交するときの斜板の傾角を０度（最小傾斜角）とした場合、前記最小傾斜角規制部は、斜板１１１の傾斜角がほぼ０度となるまでの傾斜角変位（傾動）を許容するように形成されている。また、傾斜角を増大させる方向の斜板１１１の傾斜角変位（傾動）は、斜板１１１がロータ１１２に当接することによって規制される。したがって、斜板１１１の傾斜角は、斜板１１１がロータ１１２に当接したときに最大傾斜角となる。

駆動軸１１０には、傾斜角を減少させる方向に斜板１１１を付勢する傾斜角減少バネ１１４と、傾斜角を増大させる方向に斜板１１１を付勢する傾斜角増大バネとが、斜板１１１を挟んで装着されている。具体的には、傾斜角減少バネ１１４は、斜板１１１とロータ１１２との間に装着されており、傾斜角増大バネ１１５は、斜板１１１と駆動軸１１０に固定又は形成されたバネ支持部材１１６との間に装着されている。

ここで、斜板１１１の傾斜角が最小傾斜角であるときに、傾斜角増大バネ１１５の付勢力の方が傾斜角減少バネ１１４の付勢力よりも大きくなるように設定されている。このため、駆動軸１１０が回転していないとき、すなわち、可変容量圧縮機１００が停止しているときに、斜板１１１は、傾斜角減少バネ１１４の付勢力と傾斜角増大バネ１１５の付勢力とがバランスする傾斜角（＞最小傾斜角）に位置する。この傾斜角減少バネ１１４の付勢力と傾斜角増大バネ１１５の付勢力とがバランスする傾斜角は、ピストン１３６による圧縮動作が確保される最小の傾斜角範囲として設定されており、例えば１〜３度の範囲に設定することができる。

駆動軸１１０の一端は、フロントハウジング１０２のボス部１０２ａを貫通してフロントハウジング１０２の外側まで延在して、図示省略した動力伝達装置に連結されている。なお、駆動軸１１０とボス部１０２ａとの間には軸封装置１３０が挿入されており、制御圧力室１４０内部は外部空間から遮断されている。

駆動軸１１０及びロータ１１２は、ラジアル方向においては軸受１３１、１３２によって支持され、スラスト方向においては軸受１３３及びスラストプレート１３４によって支持されている。なお、駆動軸１１０のスラストプレート１３４側の端部とスラストプレート１３４とは、調整ネジ１３５によって所定の隙間を有するように調整されている。
そして、駆動軸１１０は、図示省略した外部駆動源からの動力が前記動力伝達装置に伝達されることにより、前記動力伝達装置と同期して回転する。

シリンダボア１０１ａ内には、ピストン１３６が配置され、ピストン１３６の一端部は制御圧力室１４０側に突出している。この端部は内側に空間が形成され、その空間に斜板１１１の外周部が収容され、この斜板１１１の周縁部近傍部を挟んで一対のシュー１３７が配設されている。すなわち、斜板１１１は、一対のシュー１３７を介して、ピストン１３６と連動する構成となっている。このため、斜板１１１の回転によりピストン１３６がシリンダボア１０１ａ内を往復動することが可能となる。

シリンダヘッド１０４には、中央部に配置された吸入室１４１と、吸入室１４１を環状に取り囲むように配置された吐出室１４２と、が形成されている。吸入室１４１は、バルブプレート１０３に形成された連通孔１０３ａ及び吸入弁（図示省略）を介して、各シリンダボア１０１ａと連通する。吐出室１４２は、バルブプレート１０３に形成された連通孔１０３ｂ及び吐出弁（図示省略）を介して、対応するシリンダボア１０１ａと連通する。

ここで、フロントハウジング１０２、シリンダブロック１０１、バルブプレート１０３、シリンダヘッド１０４が図示しないガスケットを介して複数の通しボルト１０５によって締結されて圧縮機ハウジングが形成される。

また、シリンダブロック１０１の上部には吐出マフラが設けられている。吐出マフラは、吐出ポート１０６ａが形成された蓋部材１０６と、シリンダブロック１０１上部に区画形成された形成壁１０１ｂと、が図示省略したシール部材を介してボルトによって締結されて形成される。吐出マフラ内のマフラ室１４３は、絞り通路１４４を介して吐出室１４２と連通される。これにより、吐出室１４２は、絞り通路１４４、マフラ室１４３及び吐出ポート１０６ａで形成される吐出通路を介してエアコンシステムの吐出側冷媒循環路と接続されている。

シリンダヘッド１０４には、吸入ポート１０４ａ、連通路１０４ｂが形成される。そして、吸入室１４１は、吸入ポート１０４ａ及び連通路１０４ｂで形成される吸入通路を介してエアコンシステムの吸入側冷媒循環路と接続されている。また、吸入通路は、シリンダヘッド１０４の外側から吸入室１４１に向かって吐出室１４２の一部を横切るように直線状に延設される。ここで、吐出室１４２、吸入室１４１、吐出通路、吸入通路は冷凍サイクルの冷媒循環路の一部を構成している。

シリンダヘッド１０４には、さらに制御弁３００が設けられている。
制御弁３００は、吐出室１４２と制御圧力室１４０とを、絞り通路１４４、マフラ室１４３を介して連通する圧力供給通路１４５に介挿される。制御弁３００は、絞り通路１４４の上流側（吐出室１４２）と下流側（マフラ室１４３）との圧力差及びソレノイドに流れる電流によって発生する電磁力に応答して圧力供給通路１４５の開度を調整し、制御圧力室１４０への吐出ガス導入量を制御する。また、制御圧力室１４０内の冷媒は、連通路１０１ｃ、空間１０１ｄ、バルブプレート１０３に形成されたオリフィス１０３ｃによって構成される放圧通路１４６を介して吸入室１４１へ流れるようになっている。このように、圧力供給通路１４５と放圧通路１４６とは可変容量圧縮機１００内部における冷媒の循環路を形成している。このため、制御弁３００が供給通路１４５の開度を調整することで制御圧力室１４０の圧力が変化する。そして、制御圧力室１４０の圧力の変化により、斜板１１１の傾斜角、すなわちピストン１３６のストロークが変化して、可変容量圧縮機１００における吐出容量の可変制御が可能となる。

次に、図２及び図３を参照して、前記制御弁３００について、より具体的に説明する。
図２は、制御弁３００の断面図であり、図３は、制御弁３００の特性を示す図である。

この制御弁３００は、バルブハウジング３０１内に形成されて連通孔３０１ａを介して圧力導入通路１４７により吐出室１４２と連通する第１感圧室３０２と、連通孔３０１ｂを介してマフラ室１４３側の圧力供給通路１４５によりマフラ室１４３と連通する第２感圧室３０３と、連通孔３０１ｃを介して制御圧力室１４０側の圧力供給通路１４５により制御圧力室１４０と連通する弁室３０４と、第２感圧室３０３と弁室３０４とを連通する弁孔３０１ｄと、一端側が弁孔３０１ｄの周囲の弁座３０１ｅに接離して弁孔３０１ｄを開閉する弁体３０５と、第１感圧室３０２と第２感圧室３０３とを区画し、第１感圧室３０２側から吐出室１４２の圧力Ｐｄ１を受け、第２感圧室３０３側からマフラ室１４３の圧力Ｐｄ２を受けて、吐出圧力領域における２地点間の差圧（Ｐｄ１−Ｐｄ２）に応答して弁体３０５の開閉方向に変位する感圧部材３０６と、一端側が弁体３０５に固定され他端側が感圧部材３０６に接離可能に連結して感圧部材３０６の変位を弁体３０４に伝達する感圧ロッド３０７と、一端側が弁体３０５と一体形成されたソレノイドロッド３０９と、供給された制御電流に応じて弁体３０５に閉弁方向の付勢力を作用させるアクチュエータ３１０と、を備えて構成される。このように構成された制御弁３００において、制御弁３０５が吐出圧力領域の差圧及びアクチュエータ３１０の付勢力に応じて変位する。この制御弁３０５の変位により供給通路１４５の開度が調整され、これにより、制御圧力室１４０内の圧力が変化する。

アクチュエータ３１０は、ソレノイドロッド３０９の弁体３０５と一体形成された端の反対側の端に圧入固定された可動鉄心３１１と、ソレノイドロッド３０９が内挿され所定の隙間を隔てて可動鉄心３１１と対向配置された固定鉄心３１２と、固定鉄心３１２と可動鉄心３１１との間に配置されて可動鉄心３１１を開弁方向に付勢する強制開放バネ３１３と、有底筒状であり、固定鉄心３１２と可動鉄心３１１とを収容して開口端側がソレノイドハウジング３１４に固定された収容部材３１５と、収容部材３１５を内挿してソレノイドハウジング３１４に収容され表面が樹脂で覆われたコイル３１６と、を有する。

可動鉄心３１１、固定鉄心３１２、ソレノイドハウジング３１４は、いずれも磁性体材料で形成されており、磁気回路を構成している。また、収容部材３１５は、非磁性材料で形成されている。コイル３１６に電流が流れると、可動鉄心３１１と固定鉄心３１２との間に電磁力が作用する。この電磁力は、ソレノイドロッド３０９を介して弁体３０５を閉弁方向に付勢する。

ここで、感圧部材３０６の弁体３０５の開閉方向の圧力受圧面積Ｓｂ、弁体３０５が弁孔３０１ｄ側から受ける圧力Ｐｄ１の圧力受圧面積Ｓｖ、制御圧力室１４０内の圧力をＰｃ、アクチュエータ３１０の強制開放バネ３１３の付勢力をｆ、コイル３１６に流れる電流をＩ、アクチュエータ３１０による付勢力をＦ（Ｉ）とすると、弁体３０５に作用する力は下記の式（１）で表される。

したがって、感圧部材３０６、感圧ロッド３０７、弁体３０５、ソレノイドロッド３０９及び可動鉄心３１１との連結体によって、制御弁３００は、吐出圧力領域の２地点間の差圧（Ｐｄ１−Ｐｄ２）がコイル３１６に流れる電流Ｉに基づいて設定された設定差圧より小さくなると吐出容量を増大すべく圧力供給通路１４５の開度を小さくして制御圧力室１４０の圧力を低下させる。一方、吐出圧力領域の２地点間の差圧（Ｐｄ１−Ｐｄ２）が設定差圧より大きくなると吐出容量を減少すべく圧力供給通路１４５の開度を大きくして制御圧力室１４０の圧力を上昇させる。このようにして、制御圧力室１４０の圧力を低下させた場合には吐出圧力領域の２地点間の差圧が大きくなり設定差圧に近づき、制御圧力室の圧力を上昇させた場合には吐出圧力領域の２地点間の差圧が小さくなり設定差圧に近づく。すなわち、前記連結体を有する制御弁３００は、吐出圧力領域の２地点間の差圧（Ｐｄ１−Ｐｄ２）が設定差圧に近づくように圧力供給通路１４５の開度を自律制御する。また、吐出圧力領域の２地点が絞り通路１４４を挟んだ冷媒循環路（吐出通路）に設定されているので、上記のように制御弁３００が吐出圧力領域の２地点間の差圧を設定差圧に近づけることによって冷媒循環量が調整される。
なお、上記の式（１）において右辺第２項（Ｐｄ２−Ｐｃ）・Ｓｖ／Ｓｂを考慮すると、左辺の設定差圧（Ｐｄ１−Ｐｄ２）は、Ｐｄ２−Ｐｃの影響を受けるが、Ｓｂ≫Ｓｖであるので、その影響は小さい。

また、コイル３１６へ通電すると、弁体３０５にはソレノイドロッド３０９を介して電磁力が閉弁方向に作用する、すなわち、圧力供給通路１４５の開度を小さくするように力が作用する。コイル３１６への通電量が増大すると、圧力供給通路１４５の開度を小さくする力が増大するので、図３に示すように、設定差圧が増大する方向に変化する。

なお、本実施形態におけるアクチュエータ３１０としては、例えば４００Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲の所定の周波数でパルス幅変調（ＰＷＭ制御）により駆動されて、コイル３１６の電流値が所望の値となるようにパルス幅（デューティ比）が変更されるものを適用することができる。

次に、図４を参照して本発明の一実施形態である吐出容量制御システム４００について説明する。
図４は、吐出容量制御システム４００の構成を示したブロック図である。
吐出容量制御システム４００は、可変容量圧縮機１００の吐出容量を制御するもので、本実施形態においては、制御弁３００と、Ａ／Ｃスイッチ４０１と、回転センサ４０４と、温度検知手段としての温度センサ４０２と、圧力検知手段としての圧力センサ４０３と、制御電流供給手段４１０と、を備える。

Ａ／Ｃスイッチ４０１は、吐出容量制御システム４００の作動（ＯＮ）、非作動（ＯＦＦ）を設定する。このＡ／Ｃスイッチ４０１は後述の制御電流供給手段４１０の制御電流設定手段４１３に信号接続されている。

温度センサ４０２は、蒸発器出口に設置され、蒸発器出口空気温度Ｔｅを検知する。この温度センサ４０２は、後述の圧力設定手段４１２に信号接続されており、検知した蒸発器出口空気温度Ｔｅを圧力設定手段４１２に出力する。

圧力センサ４０３は、冷媒循環路におけるエアコンシステムの蒸発器出口から可変容量圧縮機１００に至る低圧領域の圧力を検知する。例えば圧力センサ４０３は、吸入圧力領域の圧力Ｐｓを検知する。ここで、吸入圧力領域とは、吸入室１４１、連通路１０４ｂ、吸入ポート１０４ａ及び可変容量圧縮機１００の近傍の外部冷媒循環路を指す。この圧力センサ４０３は、後述の制御電流設定手段４１３に信号接続されており、検知した吸入圧力領域の圧力Ｐｓを制御電流設定手段４１３に出力する。また、吸入圧力領域の圧力Ｐｓを検知するので吐出容量変化に対しても圧力センサ４０３が素早く応答できる。

制御電流供給手段４１０は、制御弁３００における制御電流を設定してアクチュエータ３１０に供給するものであり、蒸発器出口空気温度の目標値を設定する蒸発器目標温度設定手段４１１と、吸入圧力領域の圧力の目標値を設定する圧力設定手段４１２と、アクチュエータ３１０のコイル３１６に流れる制御電流Ｉを設定する制御電流設定手段４１３と、コイル３１６に流れる電流を検知する電流検知手段４１５と、コイル３１６に流れる制御電流Ｉを調整する駆動手段４１４と、コイル３１６と並列に配置されたダイオード４１６と、を有する。

蒸発器目標温度設定手段４１１は、図示省略した空調設定手段や外気温度センサ等と信号接続されており、これらから出力された車室内温度設定等の空調設定や外気温度等の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の目標値Ｔｅｓを設定する。また、蒸発器目標温度設定手段４１１は、後述の圧力設定手段４１２に信号接続されており、目標値Ｔｅｓを圧力設定手段４１２に出力する。

圧力設定手段４１２は、蒸発器目標温度設定手段４１１で設定された目標値Ｔｅｓと、温度センサ４０２で検知された実際の蒸発器出口空気温度Ｔｅとの偏差ΔＴに基づいて、例えばＰＩ制御によって、その偏差ΔＴが小さくなるように吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓを設定する。また、圧力設定手段４１２は、制御電流設定手段４１３と信号接続されており、吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓを制御電流設定手段４１３に出力する。

ここで、圧力設定手段４１２において、吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓには上限値ＰｓｓＨ及び下限値ＰｓｓＬが設定されている。また、圧力設定手段４１２は、例えば図５に示すように、可変容量圧縮機１００の回転数を検知する回転センサ４０４の出力により、回転数Ｎｃが所定値Ｎｃ１を超えた高回転数領域になると下限値ＰｓｓＬをＰｓｓＬ１からＰｓｓＬ２に上昇させることができる。これにより、高回転数領域での吐出容量の増大を回避することが可能である。所定値Ｎｃ１は、例えば常用回転数の上限（５０００ｒｐｍ程度）として設定される。なお、本発明に係る吐出容量制御システムにおいては、回転センサを備えずに、可変容量圧縮機１００の回転数を車両エンジンの回転数から算出しても良い。

また、圧力設定手段４１２は、上記のようにして回転センサ４０４の出力値Ｎｃに応じて下限値としてＰｓｓＬ１又はＰｓｓＬ２のいずれか一方を設定しているが、３以上の下限値を有し回転センサ４０４の出力値Ｎｃが高くなるにつれ、より高い下限値を選択しても良い。さらに、圧力設定手段４１２は、回転センサ４０４の出力値Ｎｃ又は車両エンジンの回転数から算出された可変容量圧縮機の回転数に基づいて演算した値を下限値として用いても良い。そして、圧力設定手段４１２において、下限値ＰｓｓＬは可変容量圧縮機の回転数に基づいて変更可能としたが、これに加えて外気温度等の他の外部情報やエアコンシステムの運転条件に基づいて変更可能としても良い。

制御電流設定手段４１３は、信号接続されているＡ／Ｃスイッチ４０１がＯＦＦからＯＮに切り替わった場合に、ＯＮとなったときからの経過時間ｔの関数として制御電流Ｉを設定する起動制御を行う。そして、制御電流設定手段４１３は、所定時間が経過すると起動制御を終了し、エアコンシステムの運転条件に基づいて制御電流Ｉを設定する空調制御を行う。エアコンシステムの運転条件とは、例えば、吸入圧力領域の圧力、吸入圧力領域の圧力の目標値、蒸発器空気温度、蒸発器の目標空気温度、その他各種エアコンシステムで検知したデータや各種目標値等である。前記空調制御は、例えば、圧力センサ４０３で検知された吸入圧力領域の圧力Ｐｓと圧力設定手段４１２で設定された吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓとの偏差ΔＰｓに基づいて、例えばＰＩ制御によって、その偏差ΔＰｓが小さくなるように制御電流Ｉを設定する。また、蒸発器目標温度設定手段４１１で設定された目標値Ｔｅｓと、温度センサ４０２で検知された蒸発器出口空気温度Ｔｅとの偏差ΔＴから直接その偏差ΔＴが小さくなるように制御電流Ｉを設定しても良い。

駆動手段４１４は、所定の駆動周波数（例えば４００〜５００Ｈｚ）でパルス幅変調制御により駆動されるスイッチング素子を備え、このスイッチング素子を用いて、制御電流設定手段４１３で設定された制御電流Ｉに基づいて、電流検知手段４１５で検知されたコイル３１６に流れる電流が制御電流Ｉに近づくようにデューティ比を調整する。

以上のように構成された制御電流供給手段４１０は、エアコンシステムの運転条件に基づいて制御電流を設定してアクチュエータ３１０に供給している。また、制御電流供給手段４１０には上述のように吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓに下限値ＰｓｓＬが設定されている。これにより、制御電流供給手段４１０は、冷媒循環路の低圧領域である吸入圧力領域における圧力が予め設定された下限値ＰｓｓＬを下回る場合には吸入圧力領域の目標値をＰｓｓＬ以上となる値に設定し、制御圧力室１４０の圧力を上昇させて吸入圧力領域の圧力を上昇させるべく制御電流を設定する。そして、制御圧力室１４０の圧力が上昇することにより吐出容量が減少する。すなわち、制御電流供給手段４１０は、吸入圧力領域の圧力が予め設定された下限値ＰｓｓＬを下回る場合には吐出容量を減少させるように制御電流を設定してアクチュエータ３１０に供給する。

ここで、上記にて説明した吐出容量制御システム４００の動作を図６〜図８を参照して説明する。
図６は、吐出容量制御システム４００の制御フローを示したものである。
吐出容量制御システム４００は、変数Ｆ１を有し、タイマで時間ｔを計測することができ、予め初期条件Ｆ１＝０、ｔ＝０が設定されている。

吐出容量制御システム４００は、まず、Ａ／Ｃスイッチ４０１のＯＮ、ＯＦＦを判定する（Ｓ１０１）。Ａ／Ｃスイッチ４０１がＯＮであれば吐出容量制御システム４００に接続された各センサの出力値や外部装置で設定されるエアコン設定等を読み込む（Ｓ１０２）。次にＦ１が１か否か判定する（Ｓ１０３）。初期条件ではＦ１＝０であるのでＮｏとなり、Ｓ１０４に処理を進ませる。Ｓ１０４ではタイマをスタートしＡ／Ｃスイッチ４０１がＯＮとなってからの時間ｔを計測する。

次に、吐出容量制御システム４００は、Ｓ１０５で起動制御によってコイル３１６の制御電流Ｉを設定する。起動制御による制御電流Ｉは、例えば図７に示すように、タイマで計測される時間ｔの関数として設定される。また、時間ｔ＝０のときの制御電流の初期値Ｉ０は、制御電流の下限値Ｉｍｉｎとして設定される。そして、吐出容量制御システム４００は、時間ｔがｔ１未満であるか否かを判定し（Ｓ１０６）、時間ｔがｔ１未満であれば時間ｔがｔ１となる又はｔ１を超える（タイムアップする）まで後述のＳ１０８〜Ｓ１１２、及びＳ１０１〜Ｓ１０３を繰り返して起動制御を継続する。吐出容量制御システム４００は、タイマがタイムアップすると、起動制御を終了し（Ｓ１０６）、Ｆ１＝１、ｔ＝０とする（Ｓ１０７）。起動制御を終了した後、Ｓ１０３でＦ１が１であるかを判定し、Ｆ１＝１であるのでＳ２００に進み、後に詳述する空調制御によって制御電流Ｉを設定する。
なお、吐出容量制御システム４００は、Ａ／Ｃスイッチ４０１がＯＦＦとなると（Ｓ１０１）、Ｆ１＝０、ｔ＝０とし、すなわちＦ１と時間ｔの値を初期化して（Ｓ１１４）、制御フローを終了させる。

ここで、上記起動制御及び空調制御において、吐出容量制御システム４００は、それぞれの制御において演算された制御電流を予め設定された下限値Ｉｍｉｎと比較判定し（Ｓ１０８）、下限値Ｉｍｉｎ以下であれば、下限値Ｉｍｉｎを制御電流Ｉとして設定する（Ｓ１０９）。また、演算された制御電流が下限値Ｉｍｉｎより大きい場合は、演算された制御電流を予め設定された上限値Ｉｍａｘ（＞Ｉｍｉｎ）と比較判定し（Ｓ１１０）、演算された制御電流が上限値Ｉｍａｘ以上であれば、上限値Ｉｍａｘを制御電流Ｉとして設定する（Ｓ１１１）。演算された制御電流が下限値Ｉｍｉｎと上限Ｉｍａｘとの間にあるときは演算された制御電流を制御電流Ｉとして設定する（Ｓ１１２）。次に、設定された制御電流Ｉを制御弁３００のコイル３１６に出力する（Ｓ１１３）。そして、前述のステップ１０１に戻る。このようにして、吐出容量制御システム４００は、電源がＯＦＦされて終了するまで、以上の制御を繰り返す。

ここで、Ｓ２００における空調制御について図８を参照して以下に詳述する。
図８は、図６の制御フローにおける空調制御フロー（Ｓ２００）を示す図である。
まず、吐出容量制御システム４００は、Ｓ２００における空調制御で設定された蒸発器出口空気温度の目標値Ｔｅｓと温度センサ４０２で検知され読み込んだ蒸発器出口空気温度Ｔｅとの偏差ΔＴを演算し（Ｓ２０１）、その偏差ΔＴに基づいて、例えばＰＩ制御によって、その偏差ΔＴが小さくなるように制御目標となる吸入圧力領域の圧力の目標圧力値を演算する（Ｓ２０２）。

吐出容量制御システム４００においては、上述のように、吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓには予め下限値ＰｓｓＬと上限値ＰｓｓＨとが設定されている。そして、吐出容量制御システム４００は、Ｓ２０２で演算された目標圧力値を予め設定された下限値ＰｓｓＬと比較判定し（Ｓ２０３）、演算された目標圧力値が下限値ＰｓｓＬ以下である場合には、下限値ＰｓｓＬを目標値Ｐｓｓとして設定する（Ｓ２０４）。なお、下限値ＰｓｓＬには図５に示すように、回転センサ４０４の出力値Ｎｃに応じてＰｓｓＬ１又はＰｓｓＬ２のいずれか一方が設定される。

また、吐出容量制御システム４００は、Ｓ２０２で演算された目標圧力値が下限値ＰｓｓＬより大きい場合には、予め設定された上限値ＰｓｓＨと比較判定し（Ｓ２０５）、演算された目標圧力値が上限値ＰｓｓＨ以上であれば、上限値ＰｓｓＨを吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓとして設定する（Ｓ２０６）。

そして、吐出容量制御システム４００は、Ｓ２０２で演算された目標値が下限値ＰｓｓＬと上限ＰｓｓＨとの間にある場合は、演算された目標値を吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓとして設定する（Ｓ２０７）。

次に、圧力センサ４０３で検知された吸入圧力領域の圧力Ｐｓと圧力設定手段４１２で設定された吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓとの偏差ΔＰｓを演算し（Ｓ２０８）、偏差ΔＰｓの絶対値の大きさを判定する（Ｓ２０９）。偏差ΔＰｓの絶対値が予め設定されている値αと同等か、又はαより小さければ現状の制御電流Ｉを制御電流Ｉとして設定する（Ｓ２１０）。つまり、現状の制御電流Ｉを維持する。偏差ΔＰｓの絶対値が値αより大きければ、例えばＰＩ制御によって、偏差ΔＰｓが小さくなるように制御電流Ｉを設定する（Ｓ２１１）。

以上説明した吐出容量制御システム４００の作用を説明する。
容量制御システム４００は、Ａ／ＣスイッチがＯＦＦからＯＮに切り替わった場合は時間ｔ１に至るまで起動制御を実行し、制御弁３００は吐出圧力領域の２地点間の差圧（Ｐｄ１−Ｐｄ２）が制御電流Ｉで設定された設定差圧に近づくように圧力供給通路１４５の開度を自律制御する。このような制御において、制御電流Ｉは、時間ｔが増大すると比例的に増大するので、吐出容量が時間と共に最小容量側から徐々に増大するように制御される。そして、タイマがタイムアップして起動制御が終了すると空調制御が実行される。この空調制御では、蒸発器目標温度設定手段４１１で設定された目標温度Ｔｅｓと、温度センサ４０２で検知された蒸発器出口空気温度Ｔｅとの偏差量ΔＴに基づいて、その偏差ΔＴが小さくなるように制御目標となる吸入圧力領域の圧力の目標値が演算される。この演算された吸入圧力領域の圧力の目標値は下限値ＰｓｓＬ、上限値ＰｓｓＨと比較され、上記のように吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓは下限値ＰｓｓＬから上限値ＰｓｓＨの間で設定される。次に、圧力センサ４０３で検知された吸入圧力領域の圧力Ｐｓが吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓに近づくように吐出容量が調整される。その結果として、蒸発器出口空気温度Ｔｅが目標値Ｔｅｓに近づく。なお、吸入圧力領域の圧力Ｐｓは吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓに対して±αの範囲に制御される。

上述のように、吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓには、予め下限値ＰｓｓＬが設定されているので、吸入圧力領域の圧力Ｐｓが下限値を下回る場合は、制御電流を調整して圧力供給通路１４５の開度を大きくし、制御圧力室１４０の圧力を上昇させることにより吐出容量が確実に減少される。これにより、冷媒不足状態における大容量運転を確実に回避できる。そして、常用回転数を超えて高回転数領域になると下限値ＰｓｓＬをより高い値に変更することにより、吸入圧領域の圧力の下限値を高くして、高回転数領域での吐出容量の増大を回避する。

また、吸入圧力領域の圧力の目標値Ｐｓｓには、予め上限値ＰｓｓＨが設定されているので、吸入圧力領域の圧力Ｐｓが上限値を上回る場合は吐出容量が増大されて過度に吸入圧力領域の圧力Ｐｓが上昇することが回避される。

なお、空調制御において、任意の制御電流Ｉが設定されている状態では、吐出圧力領域の２地点間の差圧（Ｐｄ１−Ｐｄ２）がコイル３１６に供給される制御電流Ｉにより設定された設定差圧となるように吐出容量が自律的に制御される。これにより、吐出容量は制御弁３００の自律調整機能により安定に制御され、不安定となることがない。本発明による吐出容量制御システム４００は、電気的に吸入圧力領域の圧力Ｐｓを検知し、２地点間の差圧（Ｐｄ１−Ｐｄ２）がコイル３１６に供給される制御電流Ｉにより設定された設定差圧となるように弁孔を開閉する制御弁３００を使用して吐出容量を制御するので、可変容量圧縮機１００の最小容量から最大容量の範囲で自在に吐出容量を制御することが可能となる。

本実施形態における制御弁３００は、吐出圧力領域の２地点間の差圧に応答する弁体を有する構造であるが、これを吸入圧力領域の２地点間の差圧、吐出圧力領域と吸入圧力領域との２地点間の差圧、吐出圧力領域と制御圧力室との２地点間の差圧あるいは制御圧力室と吸入圧力領域との２地点間の差圧等の、可変容量圧縮機内部における冷媒循環路の２地点間の差圧に応答する弁体を有する制御弁としても良い。また感圧部材は、べローズ、ダイアフラム等の感圧手段ではなく、両端に異なる圧力を受ける円柱状の部材でも良い。また弁体と感圧部材が一体に形成された構造であっても良い。

また、本実施形態における可変容量圧縮機は往復動圧縮機としたが、ベーン、スクロール等の可変容量圧縮機としても良い。

さらに、本発明における冷媒は、従来から用いられているＲ１３４ａのみでなく、Ｒ１２３４ｙｆや二酸化炭素等の冷媒であっても良い。

１００…可変容量圧縮機、１４０…制御圧力室、１４２…吐出室、１４５…圧力供給通路、３０５…弁体、３０６…感圧部材、３１０…アクチュエータ、４０３…圧力検知手段（圧力センサ）、４１０…制御電流供給手段

Claims (5)

1. エアコンシステムの冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する冷媒循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器と共に介挿され、制御圧力室の圧力の変化に基づいて吐出容量が変化する可変容量圧縮機の吐出容量を制御するシステムであって、
   前記可変容量圧縮機内部における冷媒循環路の２地点間の差圧に応答して弁体の開閉方向に変位する感圧部材と、供給された制御電流に応じて前記弁体に閉弁方向の付勢力を作用させるアクチュエータと、を有し、前記２地点間の差圧及び前記アクチュエータの付勢力に応じて前記弁体が変位し、吐出室と前記制御圧力室とを連通する圧力供給通路の開度を調整して前記制御圧力室内の圧力を変化させる制御弁と、
   前記冷媒循環路の低圧領域における圧力を検知する圧力検知手段と、
   前記冷媒循環路の低圧領域における圧力が予め設定された下限値を下回る場合には吐出容量を減少させるように前記制御電流を設定して前記アクチュエータに供給する制御電流供給手段と、
   を備える可変容量圧縮機の吐出容量制御システム。
2. 前記下限値は、前記可変容量圧縮機の回転数に応じて変更される請求項１に記載の可変容量圧縮機の吐出容量制御システム。
3. 前記制御電流供給手段は、
   前記エアコンシステムの運転条件に基づき前記低圧領域の目標圧力値を演算し、演算された前記目標圧力値が前記下限値より小さい場合には前記下限値を前記低圧領域の圧力の目標値として設定し、前記演算された目標圧力値が前記下限値以上である場合には前記演算された目標圧力値を前記低圧領域の圧力の目標値として設定する圧力設定手段を備え、
   検知した前記低圧領域の圧力と設定された前記低圧領域の圧力の目標値との偏差に基づき前記制御電流を設定する、請求項１又は２に記載の可変容量圧縮機の吐出容量制御システム。
4. 前記制御電流供給手段は、前記偏差が予め設定された値より小さい場合は現状の制御電流を維持する、請求項３に記載の可変容量圧縮機の吐出容量制御システム。
5. 前記冷媒は二酸化炭素である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の可変容量圧縮機の吐出容量制御システム。