JP3951799B2 - 可変容量型圧縮機の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの独立した空調システムに使用される２台の可変容量型圧縮機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開２０００−２２０５７７号公報により公知の車両の空調装置用の常時運転形式の可変容量型圧縮機がある。この圧縮機は、様々な運転状態により、電子制御装置（ＥＣＵ）からの電気的な信号によってほぼ０〜１００％まで任意に運転容量が変えられる。車室内の空調を必要とする場合は、圧縮機はＥＣＵからの信号によって冷媒の圧縮仕事を行うＯＮ運転になり、冷媒を空調サイクルへ吐出する。一方、車室内の空調を必要としない場合は、最小容量運転であるＯＦＦ運転され、空調サイクルへの冷媒の吐出を行わない。
【０００３】
通常、圧縮機内部の摺動部分は運転されることで自己発熱により高温となるが、上述のＯＮ運転の場合、圧縮機は空調サイクルから低温の冷媒を吸入するために、その摺動部分は冷却される。一方、空調を必要としないＯＦＦ運転の場合、圧縮機は空調サイクルから冷媒を吸入しないため、内部の摺動部分は吸入冷媒による冷却が得られない。通常の使われ方では、比較的外気温度が低い場合、搭乗者は空調を必要としないため、圧縮機はＯＦＦ運転されるが、外気温度が低いため圧縮機内部が危険な温度まで上昇することは無い。また、外気温度が高い環境においては、通常は空調を必要とするため圧縮機はＯＮ運転され、圧縮機の温度は異常に上昇することはない。
【０００４】
しかしながら、圧縮機を２台使用する２つの完全に独立した空調システムを有するリムジン等のような大型の乗用車の場合、一方の圧縮機は前部座席用の圧縮機として、もう一方の圧縮機は後部座席用の圧縮機として使用されるので、外気温度が高い時で後部座席に搭乗者が居ない場合には、後部座席用圧縮機はＯＦＦ運転される。このような外気温度が高い環境下で圧縮機が０ＦＦ運転されることにより、空調サイクルからの帰還冷媒による冷却効果が得られず、自己発熱によって危険温度となり、最悪の場合には圧縮機が焼き付くという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、その目的は、２台の圧縮機を有する２つの完全に独立した空調システムにおいて、外気温度が所定の温度以上のときに、圧縮機のＯＦＦ運転による自己発熱で危険温度にまで上昇し、圧縮機が焼き付くことを防止した可変容量型圧縮機の制御装置に関する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項に記載した可変容量型圧縮機の制御装置を提供する。
請求項１に記載の可変容量型圧縮機の制御装置は、２つの独立した空調サイクルに使用され、共通の外部駆動源により駆動される２台の可変容量型圧縮機が、共に常時運転形式の圧縮機で、各々電磁式容量制御弁を備えていて、電子制御装置によってこれらの容量制御弁を制御して圧縮機容量を変えられるようになっていて、外気温度が所定の温度よりも高い場合には、一方の空調しか必要としない場合であっても、これらの２台の圧縮機を共に可変容量運転（ＯＮ運転）させ、外気温度が所定の温度よりも低い場合には、空調を必要とする一方の圧縮機のみを可変容量運転させ、空調を必要としない他方の圧縮機を最小容量運転（ＯＦＦ運転）させるようにしたものである。これにより、外気温度が高い場合においては、空調の必要性の有無に拘わらず、一方の空調システムを作動させるときには、他方の空調システムも作動させることで、その帰還冷媒による冷却作用で圧縮機の自己発熱による焼き付きが防止できる。また、外気温度が低いときには、必要とする一方の空調システムを作動させても、必要としない他方の空調システムを作動させずにすむので、機関ロスを防止できる。
請求項２は、可変容量型圧縮機を斜板式可変容量型圧縮機に特定したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の可変容量型圧縮機の制御装置について説明する。図１は、常時運転形式の可変容量型圧縮機の断面図である。この種の可変容量型圧縮機１００は、エンジン等の外部の駆動源からの動力により、駆動源８がＯＮ状態にある限りは常時運転されるようになっている。
【０００８】
図１に示すように、シリンダブロック１１１の前端にフロントハウジング１１０が接合され、シリンダブロック１１１の後端には、バルブプレート、弁形成プレート等の板材１１５を介してリヤハウジング１１３が接合固定されている。クランク室１０７を形成するフロントハウジング１１０とシリンダブロック１１１とには、回転シャフト１０４が回転自在に支持されている。クランク室１０７から外部に突出する回転シャフト１０４には、プーリ１０１及びバブ１０３を有した干渉材１０２が貫挿されボルト等によって締結されている。外部駆動源、例えば車両エンジンからはベルト等（図示略）を介してプーリ１０１に動力が伝達され、この動力は、回転シャフト１０４に伝達される。
【０００９】
回転シャフト１０４には、ラグプレート１０５が圧入等で一体化されていると共に、斜板１０８が回転シャフト１０４の軸方向にスライド可能かつ傾動可能に支持されている。斜板１０８には連結片１０８ａが固着されており、この連結片にはガイドピン１０６が圧入等で一体化されている。ラグプレート１０５には、ガイド孔１０５ａが形成され、ガイドピン１０６の頭部がガイド孔１０５ａにスライド可能に挿入されている。斜板１０８は、ガイド孔１０５ａとガイドピン１０６との連係により、回転シャフト１０４の軸方向に傾動可能かつ回転シャフト１０４と一体的に回転可能である。
【００１０】
斜板１０８の中心部がシリンダブロック１１１側へ移動すると、斜板１０８の傾角が増大する。斜板１０８の最大傾角は、ラグプレート１０５と斜板１０８との当接によって規制される。斜板１０８の最小傾角は、斜板１０８と回転シャフト１０４上に設けられたサークリップ１１６との当接によって規制される。
【００１１】
シリンダブロック１１１に穿設された複数のシリンダボア１１１ａ内には、ピストン１１２が収容されている。斜板４の回転運動はシュー１０９を介してピストン１１２の前後往復運動に変換され、ピストン１１２がシリンダボア１１１ａ内を前後にスライドする。従って、この圧縮機１００の主な重要摺動部位は、斜板１０８とシュー１０９の摺動部と、ピストン１１２とシリンダボア１１１ａの摺動部である。
【００１２】
リヤハウジング１１３内には、吸入室１１７と吐出室１１８とが区画形成されている。シリンダブロック１１１とリヤハウジング１１３との間に介在しているバルブシート、弁形成プレート等の板材１１５には、吸入弁及び吐出弁が形成されている。従って、吸入室１１７内の冷媒ガスはピストン１１２の復動動作により吸入弁を押し退けてシリンダボア１１１ａ内に流入する。この流入した冷媒ガスはピストン１１２の往動動作により吐出弁を押し退けて吐出室１１８に吐出される。
【００１３】
吐出室１１８とクランク室１０７とを接続する圧力供給通路には、電磁式容量制御弁１１４が介在している。この圧力供給通路は吐出圧領域である吐出室１１８の冷媒をクランク室１０７へ供給する通路である。容量制御弁１１４内の感圧手段であるベローズ１１４ａには、吸入室１１７内の圧力（吸入圧）が作用している。吸入室１１７内の吸入圧は熱負荷を反映している。ベローズ１１４ａには弁体１１４ｂが接続されていて、弁孔１１４ｃを開閉する。ベローズ１１４ａ内のばね力は、弁孔１１４ｃを開く方向に弁体１１４ｂに作用している。容量制御弁１１４のソレノイド１１４ｄの電磁駆動力は、開放付勢のばね力に抗して弁孔１１４ｃを閉じる方向に弁体１１４ｂを付勢する。ソレノイド１１４ｄは、図２に示すように電子制御装置（ＥＣＵ）７によって電流供給が制御される。
【００１４】
ＥＣＵ７は、空調システム作動スィッチのＯＮによってソレノイド１１４ｄに電流を供給し、作動スィッチのＯＦＦによって電流供給を停止する。ソレノイド１１４ｄへの制御電流となるＥＣＵ２０からの電気信号は、車室内温度、日射、外気温度などの空調環境、作動スィッチ、空調運転モード、設定温度などの空調運転条件、エンジン回転数、アクセル開度などの車両環境などからＥＣＵ７が演算処理し設定される。容量制御弁１１４の弁開度は、ソレノイド１１４ｄで生じる電磁駆動力、ばね力及びベローズ１１４ａの付勢力のバランスで決まる。したがって、容量制御弁１１４はソレノイド１１４ｄに供給される電流値に応じた吸入圧をもたらす制御を行う。
【００１５】
ソレノイド１１４ｄへの供給電流値が高められると容量制御弁１１４の弁開度が減少し、吐出室１１８からクランク室１０７への冷媒供給量が減る。クランク室１０７内の冷媒は、放圧通路を介して吸入室１１７へ流出しているため、クランク室１０７内の圧力が下がる。したがって、斜板１０８の傾角が増大して、冷媒の吐出容量が増える。吐出容量の増大は吸入圧の低下をもたらす。ソレノイド１１４ｄへの供給電流値が下げられると容量制御弁１１４の弁開度が増大し、吐出室１１８からクランク室１０７への冷媒供給量が増える。したがって、クランク室１０７内の圧力が上がり、斜板１０８の傾角が減少して冷媒の吐出容量が減る。吐出容量の減少は吸入圧の増大をもたらす。
【００１６】
ソレノイド１１４ｄに対する供給電流値が零になる、即ち圧縮機１００がＯＦＦ運転の状態になると、容量制御弁１１４の弁開度が最大となり、斜板１０８の傾角が最小となる。斜板１０８の傾角が最小になったときには、冷媒の吸入通路が閉じられ外部冷媒回路の冷媒循環が停止し、車室内の冷房が行われなくなる。ソレノイド１１４ｄに対する電流供給を再開すると弁開度が小さくなり、クランク室１０７内の圧力が下がり、斜板１０８の傾角が最小傾角から増大して行く。斜板１０８の傾角が最小傾角から増大すると吸入通路が開かれ、冷媒が吸入通路から吸入室１１７へ流入し、外部冷媒回路における冷媒循環が再開され、車室内の冷房が再び行われる。
【００１７】
図２は、２台の可変容量型圧縮機１，１１を使用した、２つの完全に独立した空調システムの全体構成図である。この２台の第１と第２圧縮機１，１１は、エンジン等の外部駆動源８にベルト等（図示略）によりそれぞれ接続され、その動力が伝達される。
第１の空調システムは、第１圧縮機１より吐出された高温、高圧のガス冷媒を、第１コンデンサ２→第１レシーバ３→第１膨張弁４→第１エバポレータ５の外部冷媒回路を循環させて、第１圧縮機１に戻る空調サイクルを形成している。
第２の空調システムは、第２の圧縮機１１より吐出された高温、高圧のガス冷媒を、第２コンデンサ１２→第２レシーバ１３→第２膨張弁１４→第２エバポレータ１５の外部冷媒回路を循環させて、第２圧縮機１１に戻る空調サイクルを形成している。ここで空調サイクルにおける冷媒作用は、一般的に知られているので説明を省略する。
【００１８】
第１圧縮機１に設けられた第１電磁式容量制御弁６及び第２圧縮機１１に設けられた第２電磁式容量制御弁１６とは、電子制御装置（ＥＣＵ）７からの電気信号９，１９によってそれぞれ制御される。ＥＣＵ７には、外気温度等の空調環境や作動スィッチ、設定温度等の空調運転（設定）条件及びエンジン回転数等の車両環境などの情報が入力され、ここで演算処理し、それぞれの容量制御弁６，１６に対し電気信号９，１９が出力される。
【００１９】
上記のように構成された可変容量型圧縮機１，１１，１００を使用して、空調システムをＯＮ運転する場合、即ち、ＥＣＵ７によって容量制御弁６，１６，１１４を駆動し、圧縮機の斜板１０８の傾角が最小傾角から増大し、外部冷媒回路に冷媒が循環するようになった場合では、斜板１０８とシュー１０９及びピストン１１２とシリンダボア１１１ａ等の圧縮機の摺動部分は、摺動することで自己発熱するが、この発熱は空調サイクルからの帰還冷媒によって冷却される。一方、空調を必要としない圧縮機１，１１，１００のＯＦＦ運転（最小容量運転）の場合、即ち、容量制御弁６，１６，１１４を駆動せず、斜板１０８の傾角が最小傾角で、外部冷媒回路に冷媒が循環しなくなった場合では、空調サイクルからの帰還冷媒による自己発熱した摺動部分の冷却効果は得られないが、空調を必要としない状態は、外気温度が低い環境にあるので、圧縮機は自身の自己発熱によって摺動部分が焼け付くような危険領域に至ることはない。
【００２０】
しかしながら、図２に示されるように、２つの独立した空調サイクルをもつ大型の乗用車などの場合は、前部座席用の第１の空調システムと後部座席用の第２の空調システムとが搭載されることがある。外気温度が比較的高くて、搭乗者が運転者だけで後部座席に搭乗者が居ない場合、運転者は空調を必要とするので第１の空調システムは作動され、第１圧縮機１はＯＮ運転で使用される。即ち、第１電磁式容量制御弁６にＥＣＵ７から電気信号９が送られ、第１圧縮機１は可変容量運転を行い、その外部冷媒回路に冷媒が循環される。そのため、第１圧縮機１は第１の空調システムの帰還冷媒によって各部の摺動部位が冷却されるが、後部座席用の第２の空調システムは、搭乗者が居ないために作動されず、第２圧縮機１１はＯＦＦ運転で使用される。即ち、第２電磁式容量制御弁１６にはＥＣＵ７から電気信号１９が送られず、第２圧縮機１１は最小容量運転を行い、その外部冷媒回路への冷媒供給が停止される。そのため、第２圧縮機１１は外気温度が高いにも拘わらず空調サイクルからの帰還冷媒による冷却効果が得られず、自己の発熱によって非常に危険な高温運転を強いられ、第２圧縮機１１の摺動部は高温化によって油膜切れを起し、焼き付いてしまうことがある。
【００２１】
そのため、本発明の実施の形態の可変容量型圧縮機の制御装置は、図３に示す制御フローに従って、空調システムの運転を制御するようにしたものである。例えば、搭乗者が運転者だけの場合、まず、ステップＳ１で前部座席用の第１の空調システムを作動するために、ＥＣＵ７からの電気信号９により第１電磁式容量制御弁６を駆動して第１圧縮機１をＯＮ運転する。次に、ステップＳ２で、ＥＣＵ７を使用して外気温度が設定値Ｔ₀ より高いかどうかが判断され、ＹＥＳの場合はステップＳ３に進み、後部座席用の第２の空調システムを作動するために、ＥＣＵ７から電気信号１９が第２電磁式容量制御弁１６に送られてこれを駆動し、第２圧縮機１１をＯＮ運転する。ＮＯの場合はステップＳ３に進み、後部座席用の第２の空調システムは作動させず、第２圧縮機１１はそのままＯＦＦ運転とする。
【００２２】
このように、本発明は、外気温度が予め設定された温度Ｔ₀ よりも高い場合で、且つ運転者が空調を使用する場合においては、後部座席用の第２の空調システムは、後部座席の搭乗者の有無に係わらず、ＥＣＵ７から電気信号１９を発して第２の空調システムを作動、即ち第２圧縮機１１をＯＮ運転するようにした制御を導入することによって、圧縮機の摺動部の焼き付けを回避し、その信頼性を保つようにしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】斜板式可変容量型圧縮機の断面図である。
【図２】可変容量型圧縮機を２台使用した２つの独立した空調サイクルを有する空調システムの全体構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の可変容量型圧縮機の制御装置における制御フローを示す。
【符号の説明】
１，１１，１００…可変容量型圧縮機（圧縮機）
６，１６，１１４…電磁式容量制御弁
７…電子制御装置（ＥＣＵ）
１０１…プーリ
１０４…回転シャフト
１０６…ガイドピン
１０７…クランク室
１０８…斜板
１１１…シリンダブロック
１１２…ピストン

Claims (2)

1. ２つの独立した空調サイクルに使用され、共通の外部駆動源により駆動される２台の可変容量型圧縮機が、共に常時運転形式の圧縮機であって、それぞれ電磁式容量制御弁を備えていて、電子制御装置によって該電磁式容量制御弁を制御して、それぞれの圧縮機の容量が変えられる可変容量型圧縮機の制御装置において、
   外気温度が所定の温度よりも高い場合には、一方の空調しか必要としない場合であっても、２台の前記圧縮機を共に可変容量運転（ＯＮ運転）させ、外気温度が所定の温度よりも低い場合には、空調を必要とする一方の前記圧縮機のみを可変容量運転（ＯＮ運転）させ、空調を必要としない他方の前記圧縮機を最小容量運転（ＯＦＦ運転）させることを特徴とする可変容量型圧縮機の制御装置。
2. 前記可変容量型圧縮機が、斜板式可変容量型圧縮機であることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型圧縮機の制御装置。

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