JP5281320B2 - 可変容量圧縮機の容量制御システム - Google Patents

Description

本発明は、空調システムの冷凍サイクルに適用される可変容量圧縮機の容量制御システムに関する。

例えば車両用の空調システムには可変容量圧縮機が使用されており、可変容量圧縮機の容量制御は容量制御電磁弁を開閉することによって行われる。
例えば特許文献１の図２に記載された容量制御電磁弁を用いた容量制御装置の場合、圧縮機の吐出室の圧力（吐出圧力Ｐｄ）と吸入室の圧力（吸入圧力Ｐｓ）との差（Ｐｄ−Ｐｓ差圧）が所定値になるように、ソレノイドユニットの電磁コイルへ供給される電流（制御電流Ｉ）が調整される。

なお、容量制御電磁弁は、弁体を開弁方向に付勢する第１の圧縮コイルスプリングと、閉弁方向に付勢する第２の圧縮コイルスプリングとを有し、第１の圧縮コイルスプリングの付勢力の方が第２の圧縮コイルスプリングの付勢力よりも大きい。このため、制御電流Ｉがゼロのときには、容量制御電磁弁は開弁状態になり、吐出容量は最小に維持される。
特開２００２−２８５９７３号公報

特許文献１の図２の容量制御電磁弁の動作特性は、以下の式（１）で表され、式（１）を変形すると式（２）が得られる。これらの式中、Ｓｖ１は、弁体が吐出圧力Ｐｄ及び吸入圧力Ｐｓを受ける面積（受圧面積）であり、ｆ１は第１の圧縮コイルスプリングの付勢力、ｆ２は第２の圧縮コイルスプリングの付勢力、Ｆ（Ｉ）は、ソレノイドユニットの電磁力である。

そして、電磁力Ｆ（Ｉ）が制御電流Ｉに比例するようにソレノイドユニットを設計することにより式（２）が式（３）へと変形される。なお、式（３）中のＡは比例定数であり、式（３）をグラフで表すと図４の直線Ａのようになる。

制御電流Ｉを徐々に減らしたときに、Ｐｄ−Ｐｓ差圧がゼロになる制御電流Ｉの値を下限値Ｉｍｉｎとすれば、式（３）より、Ｉｍｉｎ＝(ｆ１−ｆ２)／Ａとなる。そして、第１及び第２の圧縮コイルスプリングの付勢力ｆ１，ｆ２は、ｆ１＞ｆ２に設定されているためＩｍｉｎ＞０であり、制御電流Ｉがゼロから下限値Ｉｍｉｎの間では、容量制御電磁弁は開弁状態にある。

従って、Ｐｄ−Ｐｓ差圧を調整して吐出容量を制御するには、制御電流Ｉを下限値Ｉｍｉｎよりも大にしなければならない。このため、制御電流Ｉがゼロから下限値Ｉｍｉｎの間では、制御電流Ｉが無駄に消費されており、ソレノイドユニットの電磁力Ｆ（Ｉ）が有効に使用されていない。
このような問題は、開弁方向の付勢力ｆ１が閉弁方向の付勢力ｆ２に打ち勝っており、且つ、付勢力ｆ１がソレノイドユニットの電磁力Ｆ（Ｉ）と対抗する方向にて弁体に作用していることに起因している。

また、従来技術の場合、Ｐｄ−Ｐｓ差圧が最高値（最高差圧ΔＰｍａｘ）になるときの制御電流Ｉの値を上限値Ｉｍａｘとすれば、制御電流Ｉが下限値Ｉｍｉｎから上限値Ｉｍａｘまで変化する間に、Ｐｄ−Ｐｓ差圧がゼロから最高差圧ΔＰｍａｘまで変化することになる。このときの制御電流Ｉに対するＰｄ−Ｐｓ差圧の変化率は、制御電流Ｉがゼロから上限値Ｉｍａｘまで変化する間に、Ｐｄ−Ｐｓ差圧がゼロから最高差圧ΔＰｍａｘまで変化すると仮定した場合に比べて大きい。

このため、従来技術の場合、制御電流Ｉのわずかな変動によりＰｄ−Ｐｓ差圧が変動しやすく、吐出容量制御が不安定になり易い。
本発明は上述した事情に基づいてなされ、その目的とするところは、容量制御弁のソレノイドユニットの電磁力が有効に使用され、容量制御の安定性に優れた可変容量圧縮機の容量制御システムを提供することにある。

上記の目的を達成するべく、本発明によれば、冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器とともに介挿されて、制御圧力の変化に基づいて容量が変化する可変容量圧縮機の容量制御システムにおいて、コイルを有し、前記コイルに電流が供給されたときに前記圧縮機と動力源との間を連結する電磁クラッチと、前記可変容量圧縮機の吐出圧力領域の圧力が作用するとともに、前記可変容量圧縮機の吸入圧力領域の圧力及びソレノイドユニットの電磁力が前記吐出圧力領域の圧力とは対抗する方向にて作用する弁体、及び、前記弁体を前記電磁力と同じ方向に付勢する付勢手段を有し、前記弁体の作動により前記制御圧力を変化させる容量制御弁と、少なくとも１つの外部情報を検知するための外部情報検知手段と、前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記電磁クラッチのコイルに供給される電流を調整する電磁クラッチ用電流調整手段と、前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記ソレノイドユニットのコイルに供給される電流を調整する容量制御弁用電流調整手段とを備え、前記電磁クラッチのコイルに電流が供給され且つ前記容量制御弁のソレノイドユニットのコイルに電流が供給されていないとき、前記吐出圧力領域の圧力と前記吸入圧力領域の圧力との差が前記付勢手段の付勢力により設定された最小差圧を維持するように可変容量圧縮機の吐出容量が自律的に制御され、前記最小差圧は当該可変容量圧縮機の機械的に規定される最小の吐出容量で発生する機械最小差圧よりも大であることを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システムが提供される（請求項１）。

好ましくは、前記電磁クラッチのコイル及び前記容量制御弁のソレノイドユニットのコイルへの電流の供給を開始するとき、前記電磁クラッチのコイルよりも後に前記容量制御弁のソレノイドユニットのコイルに電流を供給する（請求項２）。

好ましくは、前記容量制御弁のソレノイドユニットのコイルに供給される電流は、供給開始から徐々に増大される（請求項３）。
好ましくは、前記外部情報検知手段は、前記吐出圧力領域の圧力を検知する吐出圧力検知手段を含み、前記容量制御弁用電流調整手段は、前記外部情報検知手段により検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力の目標値である目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段を含み、且つ、前記吐出圧力検知手段により検知された前記吐出圧力領域の圧力及び前記目標吸入圧力設定手段により設定された目標吸入圧力に基づいて前記コイルに供給される電流を調整する（請求項４）。

好ましくは、前記容量制御弁用電流調整手段は、前記外部情報検知手段により検知された外部情報に基づいて前配吐出圧力領域の圧力と前記吸入圧力領域の圧力との差の日標値を設定する目標差圧設定手段を含み、前記目標差圧設定手段により設定された目標差圧に基づいて前記ソレノイドに供給される電流を調整する（請求項５）。
好ましくは、前記可変容量圧縮機は、内部に前記吐出圧力領域、クランク室、前記吸入圧力領域及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、前記吐出室と前記クランク室とを連通する給気通路と、前記クランク室と前記吸入室とを連通する抽気通路とを備え、前記容量制御弁は、前記給気通路に介挿されている（請求項６）。

本発明の請求項１の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、ソレノイドユニットのコイルに少しでも電流（制御電流）が供給されれば、それによりソレノイドユニットで発生する電磁力によって、吐出圧力領域の圧力（吐出圧力Ｐｄ）と吸入圧力領域の圧力（吸入圧力Ｐｓ）との差（Ｐｄ−Ｐｓ差圧）が調整される。従って、小さい制御電流であっても無駄に消費されず、容量制御に有効に使用される。

また、制御電流がゼロ近傍から最大値まで容量制御に有効に使用されることによって、制御電流の変化量に対するＰｄ−Ｐｓ差圧の変化量の比が小さくなり、制御電流を調整したときのＰｄ−Ｐｓ差圧のばらつきが低減される。この結果として、容量制御の安定性が向上する。
更に、制御電流がゼロ近傍から最大値まで容量制御に有効に使用されることによって、弁体が吐出圧力Ｐｄ及び吸入圧力Ｐｓを受ける面積（受圧面積）を増大することができる。この結果として、Ｐｄ−Ｐｓ差圧の変化に対する弁体の動作感度が向上し、容量制御の安定性が向上する。
また、容量制御弁のソレノイドユニットのコイルに電流が供給されていないときでも冷媒が循環路を確実に循環し、コイルに供給される制御電流を徐々に小さくしても、冷媒の循環が急に停止することはない。このため、この容量制御システムによれば、制御電流が最小値近傍にあるときでも容量制御が安定する。

請求項２の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、電磁クラッチによって圧縮機と動力源との間が連結されたときに、容量制御弁のソレノイドユニットのコイルには電流が供給されていないため、圧縮機は小さい吐出容量で起動される。このため、圧縮機の起動負荷が小さく、圧縮機及び電磁クラッチの信頼性が向上する。
請求項３の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、吐出容量を小さい状態から徐々に増大することにより、吐出圧力の急激な上昇及び圧縮機の駆動負荷の急激な増大が抑制される。このため、この容量制御システムによれば、圧縮機が起動から通常運転に至るまで吐出容量が円滑に制御される。

請求項４の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、吐出圧力及び目標吸入圧力に基づいて容量制御弁のソレノイドユニットのコイルに供給される電流を調整することによって、吐出容量の制御範囲が広い。その上で、制御電流がゼロ近傍から最大値まで容量制御に有効に使用されることによって、広い制御範囲の全域が有効に活用される。
請求項５の可変容量圧縮機の容量制御システムでは、Ｐｄ−Ｐｓ差圧の目標値である目標差圧に基づいてコイルに供給される電流を調整しているため、吐出容量の制御範囲が広い。その上で、制御電流がゼロ近傍から最大値まで容量制御に有効に使用されることによって、広い制御範囲の全域が有効に活用される。

請求項６の可変容量圧縮機の容量制御システムによれば、可変容量圧縮機が斜板要素を有する往復動型の可変容量圧縮機であり、吐出容量の機械的な可変範囲が広く、この広い可変範囲が有効に活用される。

図１は、車両用空調システムの冷凍サイクル（冷凍回路）１０を示し、冷凍サイクル１０は、作動流体としての冷媒が循環する循環路（外部循環路）１２を備える。循環路１２には、冷媒の流動方向でみて、圧縮機１００、放熱器（凝縮器）１４、膨張器（膨張弁）１６及び蒸発器１８が順次介挿され、圧縮機１００が作動すると、循環路１２を冷媒が循環する。すなわち、圧縮機１００は、冷媒の吸入工程、吸入した冷媒の圧縮工程及び圧縮した冷媒の吐出工程からなる一連のプロセスを行う。

蒸発器１８は、車両用空調システムの空気回路の一部も構成しており、蒸発器１８を通過する空気流は、蒸発器１８内の冷媒によって気化熱を奪われることにより、冷却される。
第１実施形態の容量制御システムＡが適用される圧縮機１００は可変容量圧縮機であり、例えば往復動型の斜板式圧縮機である。圧縮機１００はシリンダーブロック１０１を備え、シリンダーブロック１０１には、複数のシリンダボア１０１ａが形成されている。シリンダーブロック１０１の一端にはフロントハウジング１０２が連結され、シリンダーブロック１０１の他端には、バルブプレート１０３を介してリアハウジング（シリンダヘッド）１０４が連結されている。

シリンダーブロック１０１及びフロントハウジング１０２はクランク室１０５を規定し、クランク室１０５内を縦断して駆動軸１０６が延びている。駆動軸１０６は、クランク室１０５内に配置された環状の斜板１０７を貫通し、斜板１０７は、駆動軸１０６に固定されたロータ１０８と連結部１０９を介してヒンジ結合されている。従って、斜板１０７は、駆動軸１０６に沿って移動しながら傾動可能である。すなわち、斜板１０７の法線と駆動軸１０６の軸線とがなす角（傾角）は可変であり、傾角の最小値（最小傾角）は略０°である。

ロータ１０８と斜板１０７との間を延びる駆動軸１０６の部分には、斜板１０７を最小傾角に向けて付勢するコイルばね１１０が装着され、斜板１０７を挟んで反対側の部分、即ち斜板１０７とシリンダーブロック１０１との間を延びる駆動軸１０６の部分には、斜板１０７を最大傾角に向けて付勢するコイルばね１１１が装着されている。
駆動軸１０６は、フロントハウジング１０２の外側に突出したボス部１０２ａ内を貫通し、駆動軸１０６の外端には、電磁クラッチ２００のドリブン側ユニットが取り付けられている。電磁クラッチ２００は、動力源としてのエンジン５００と圧縮機１００との間に設けられ、動力源からの動力を遮断可能にて圧縮機１００に伝達する。

より詳しくは、電磁クラッチ２００は、ドライブ側ユニット及びドリブン側ユニットを有し、ドライブ側ユニットを構成するドライブロータ２０２は、ボス部１０２ａの外側にベアリングを介して回転可能に支持されている。ドライブロータ２０２の外周には溝が形成され、この溝に無端の駆動ベルト５０２が架け回される。駆動ベルト５０２は、エンジン５００のプーリにも架け回され、エンジン５００の動力を電磁クラッチ２００のドライブ側ユニットに伝達する。

ドライブロータ２０２内には、環状のフィールドコア２０３が配置され、フィールドコア２０３は、ブラケットを介してフロントハウジング１０２に支持されている。フィールドコア２０３内には、ボビンに巻回された状態にて渦巻き形状の電磁クラッチ用コイル（ソレノイドコイル）２０４が配置されている。
ドライブロータ２０２の端面には摩擦材が取り付けられ、ドライブロータ２０２の端面近傍には、アーマチュア板２０６が配置されている。アーマチュア板２０６は、電磁クラッチ２００のドリブン側ユニットを構成し、アーマチュア板２０６の背面にリベットにより結合された外環２０８は、弾性部材２１０を介してホイール２１２の外周に連結されている。弾性部材２１０は、電磁クラッチ用コイル２０４への通電により発生する電磁力によって、ドライブロータ２０２の端面及び摩擦材にアーマチュア板２０６が押し付けられることを許容する。ホイール２１２の中央にはハブが一体に形成され、ハブは駆動軸１０６の外端にスプライン結合されている。

ボス部１０２ａの内側には軸封装置１１６が配置され、フロントハウジング１０２の内部と外部とを遮断している。駆動軸１０６はラジアル方向及びスラスト方向にベアリング１１７，１１８，１１９，１２０によって回転自在に支持され、エンジン５００からの動力が電磁クラッチ２００のホイール２１２に伝達されると、ホイール２１２の回転と同期して回転可能である。

シリンダボア１０１ａ内にはピストン１３０が配置され、ピストン１３０には、クランク室１０５内に突出したテール部が一体に形成されている。テール部に形成された凹所１３０ａ内には一対のシュー１３２が配置され、シュー１３２は斜板１０７の外周部に対し挟み込むように摺接している。従って、シュー１３２を介して、ピストン１３０と斜板１０７とは互いに連動し、駆動軸１０６の回転によりピストン１３０がシリンダボア１０１ａ内を往復動する。

リアハウジング１０４には、吸入室（吸入圧力領域）１４０及び吐出室（吐出圧力領域）１４２が区画形成され、吸入室１４０は、バルブプレート１０３に設けられた吸入孔１０３ａを介してシリンダボア１０１ａと連通可能である。吐出室１４２は、バルブプレート１０３に設けられた吐出孔１０３ｂを介してシリンダボア１０１ａと連通している。なお、吸入孔１０３ａ及び吐出孔１０３ｂは、図示しない吸入弁及び吐出弁によってそれぞれ開閉される。

シリンダーブロック１０１の外側にはマフラ１５０が設けられ、マフラケーシング１５２は、シリンダーブロック１０１に一体に形成されたマフラベース１０１ｂに図示しないシール部材を介して接合されている。マフラケーシング１５２及びマフラベース１０１ｂはマフラ空間１５４を規定し、マフラ空間１５４は、リアハウジング１０４、バルブプレート１０３及びマフラベース１０１ｂを貫通する吐出通路１５６を介して吐出室１４２と連通している。

マフラケーシング１５２には吐出ポート１５２ａが形成され、マフラ空間１５４には、吐出通路１５６と吐出ポート１５２ａとの間を遮るように逆止弁２５０が配置されている。逆止弁２５０は吐出通路１５６側（入口側）の圧力と、吐出ポート１５２ａ側（出口側）の圧力との差が所定の設定差圧ΔＰ１になるまでは閉弁状態を維持し、この差が設定差圧ΔＰ１を超えると開弁して圧縮機１００から放熱器１４への冷媒の吐出を許容する。

リアハウジング１０４には、吸入ポート１０４ａが形成され、吸入ポート１０４ａは吐吸入室１４０に開口している。吸入ポート１０４ａには循環路１２の復路が接続され、吸入ポート１０４ａを通じて、蒸発器１８と吸入室１４０とが連通している。
また、リアハウジング１０４には、容量制御弁（電磁制御弁）３００が収容され、容量制御弁３００は給気通路１６０に介挿されている。給気通路１６０は、吐出室１４２とクランク室１０５との間を連通するようにリアハウジング１０４からバルブプレート１０３を経てシリンダーブロック１０１にまで亘っている。

一方、吸入室１４０は、クランク室１０５と抽気通路１６２を介して連通している。抽気通路１６２は、駆動軸１０６とベアリング１１９，１２０との隙間、空間１６４及びバルブプレート１０３に形成された固定オリフィス１０３ｃからなる。
また、吸入室１４０は、リアハウジング１０４に形成された感圧通路１６６を通じて、給気通路１６０とは独立して容量制御弁３００に接続されている。

より詳しくは、図２に示したように、容量制御弁３００は、弁ユニットと弁ユニットを開閉作動させるアクチュエータとしてのソレノイドユニットとからなる。弁ユニットは、円筒状の弁ハウジング３０１を有し、弁ハウジング３０１の一端には入口ポート（弁孔３０１ａ）が形成されている。弁孔３０１ａは、給気通路１６０の上流側部分を介して吐出室１４２と連通し、且つ、弁ハウジング３０１の内部に区画された弁室３０３に開口している。

弁室３０３には、弁ハウジング３０１を径方向に貫通する出口ポート３０１ｂが開口し、弁室３０３は、出口ポート３０１ｂ及び給気通路１６０の下流側部分を介してクランク室１０５と連通している。
また、弁室３０３には、弁孔３０１ａとは反対側にて挿通孔３０４の一端が開口し、挿通孔３０４は、弁孔３０１ａと同様に、弁ハウジング３０１の軸線上を延びている。挿通孔３０４の他端は、感圧室３０５に開口し、感圧室３０５には、弁ハウジング３０１を径方向に貫通する感圧ポート３０１ｃが開口している。従って、感圧室３０５は、感圧ポート３０１ｃ及び感圧路１６６を通じて吸入室１４０と連通している。

弁ハウジング３０１内には、弁体３０６が配置されている。図３に拡大して示したように、弁体３０６は円筒形状の本体部３０６ａを有し、本体部３０６ａは、弁室３０３から挿通孔３０４を経由して感圧室３０５まで渡っている。本体部３０６ａは、挿通孔３０４によって摺動自在に支持されている。
弁体３０６は、本体部３０６ａに一体且つ同軸に連なる軸部３０６ｂを有し、軸部３０６ｂは、感圧室３０５内に位置している。本体部３０６ａとは反対側の軸部３０６ｂの端部には、軸部３０６ｂよりも大径の頭部３０６ｃが一体に形成されている。挿通孔３０４が開口した感圧室３０５の端壁と頭部３０６ｃとの間には、円錐コイルばね３０７が配置され、円錐コイルばね３０７は、弁孔３０１ａから離間する方向（開弁方向）に弁体３０６を付勢している。

再び図２を参照すると、ソレノイドユニットは円筒状のソレノイドハウジング３１０を有し、ソレノイドハウジング３１０は弁ハウジング３０１の他端と圧入により同軸的に連結されている。ソレノイドハウジング３１０の開口端は、エンドキャップ３１２によって閉塞され、ソレノイドハウジング３１０内には、樹脂部材３１４によって覆われた円筒形状の容量制御弁用コイル（ソレノイドコイル）３１６が収容されている。

またソレノイドハウジング３１０内には、同心上に円筒状の固定コア３１８が収容され、固定コア３１８は、弁ハウジング３０１からエンドキャップ３１２に向けて容量制御弁用コイル３１６の中央まで延びている。固定コア３１８のエンドキャップ３１２側は筒状部材３２０によって囲まれ、筒状部材３２０は、エンドキャップ３１２側に閉塞端を有する。

筒状部材３２０の内側には、支持部材３２２が、筒状部材３２０の閉塞端に密着して配置され、固定コア３１８と支持部材３２２との間には、円筒状の可動コア３２４を収容する可動コア収容空間３２５が規定されている。
ここで、固定コア３１８は中央孔３１８ａを有し、中央孔３１８ａの一端は、可動コア収容空間３２５に開口している。中央孔３１８ａにはソレノイドロッド３２６が挿通され、ソレノイドロッド３２６は固定コア３１８の両端から突出している。

可動コア収容空間３２５を縦断するソレノイドロッド３２６の部分には、円筒状の可動コア３２４が一体に固定されている。ソレノイドロッド３２６は支持部材３２２にまで到達しており、支持部材３２２側のソレノイドロッド３２６の端部は、支持部材３２２の円筒形状の有底孔によって摺動自在に支持されている。
可動コア３２４、固定コア３１８、ソレノイドハウジング３１０及びエンドキャップ３１２は磁性材料で形成され、磁気回路を構成する。筒状部材３２０は非磁性材料のステンレス系材料で形成されている。

可動コア３２４と支持部材３２２との間には圧縮コイルばね３２８が配置され、圧縮コイルばね３２８は、支持部材３２２から離間する方向（閉弁方向）に可動コア３２４を付勢する。
ただし、可動コア３２４と固定コア３１８との間には所定の隙間が確保されている。また、可動コア３２４の外径は、筒状部材３２０の内径よりも小さく、可動コア３２４と筒状部材３２０との間には隙間が確保されている。

従って、容量制御弁３００は、弁体３０６を付勢する手段（付勢手段）として、弁体３０６を開弁方向に常時付勢する円錐コイルばね３０７と、弁体３０６を閉弁方向に常時付勢する圧縮コイルばね３２８とを有する。ただし、付勢手段全体としては、弁体３０６を常時閉弁方向に付勢している。つまり、円錐コイルばね３０７の付勢力をｆ３とし、圧縮コイルばね３２８の付勢力をｆ４としたとき、付勢力ｆ３は付勢力ｆ４よりも僅かに小さく、付勢手段は、付勢力ｆ４と付勢力ｆ３との差に応じて、弁体３０６を常時閉弁方向に付勢している。

一方、中央孔３１８ａの他端は感圧室３０５に開口し、再び図３を参照すると、感圧室側３０５内に突出した固定コア３１８の突出端部において、中央孔３１８ａの内径は縮小されている。感圧室３０５側のソレノイドロッド３２６の端部は、固定コア３１８の突出端部、すなわち中央孔３１８ａの縮径部によって摺動自在に支持されている。そして、感圧室３０５内に突出したソレノイドロッド３２６の端部は、弁体３０６の頭部３０６ｃに当接している。

固定コア３１８の突出端部の根元には連通孔３３０が形成され、感圧室３０５は、連通孔３３０及び中央孔３１８ａを通じて可動コア収容空間３２５と連通している。従って、ソレノイドロッド３２６を介して、弁体３０６の背面側、即ち感圧室３０５側には、閉弁方向に吸入室１４０の圧力、則ち吸入圧力Ｐｓが作用する。
そして、容量制御弁用コイル３１６には、圧縮機１００の外部に設けられた制御装置４００が接続され（図２参照）、制御装置４００から容量制御弁用コイル３１６に制御電流Ｉが供給されると、ソレノイドユニットは電磁力Ｆ（Ｉ）を発生する。ソレノイドユニットの電磁力Ｆ（Ｉ）は、可動コア３２４を固定コア３１８に向けて吸引し、ソレノイドロッド３２６を介して、弁体３０６に対し閉弁方向に作用する。

上述した容量制御弁３００にあっては、弁体３０６の本体部３０６ａの端面が弁孔３０１ａに面し、本体部３０６ａの端面には開弁方向に吐出室１４２の圧力、則ち吐出圧力Ｐｄが作用する。また、弁体３０６の他端、則ち頭部３０６ｃは感圧室３０５内に位置し、弁体３０６の他端には閉弁方向に吸入室１４０の圧力、則ち吸入圧力Ｐｓが作用する。従って、弁体３０６は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの圧力差に応答して動作する感圧部材としても機能する。

弁体３０６が弁孔３０１ａを閉じている状態にあるとき、弁孔３０１ａを通じて吐出圧力Ｐｄが開弁方向に作用する弁体３０６の面積（受圧面積Ｓｖ２）は、弁孔３０１ａの開口面積に等しい。また、吸入圧力Ｐｓが閉弁方向に作用する弁体３０６の面積は、挿通孔３０４に支持された本体部３０６ａの横断面積Ｓｒに等しくなる。
本実施形態では、受圧面積Ｓｖ２と横断面積Ｓｒとが略等しくなるように本体部３０６ａは形成され、これにより弁体３０６には、開閉方向に弁室３０３内の圧力、つまりクランク室１０５の圧力（クランク圧力Ｐｃ）が実質的に殆ど作用しない。

従って、弁体３０６に作用する力は、吐出圧力Ｐｄと、吸入圧力Ｐｓと、ソレノイドユニットの電磁力Ｆ（Ｉ）と、円錐コイルばね３０７の付勢力ｆ３、及び、圧縮コイルばね３２８の付勢力ｆ４である。これらのうち、吐出圧力Ｐｄ及び円錐コイルばね３０７の付勢力ｆ３は開弁方向、それ以外の吸入圧力Ｐｓ、ソレノイドユニットの電磁力Ｆ（Ｉ）及び圧縮コイルばね３２８の付勢力ｆ４は、開弁方向とは対抗する閉弁方向に作用する。

上記した関係は、以下の式（４）で示され、Ｓｖ２＝Ｓｒとして式（４）を変形すると式（５）が得られる。そして、電磁力Ｆ（Ｉ）が制御電流Ｉに比例するようにソレノイドユニットを設計しておき、Ｆ（Ｉ）＝Ａ・Ｉ（Ａは係数）として式（５）を変形すると式（６）が得られる。

式（６）は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差（Ｐｄ−Ｐｓ差圧ΔＰ）をソレノイドユニットの電磁力Ｆ（Ｉ）、つまり容量制御弁用コイル３１６へ供給される制御電流Ｉで調整可能であることを示している。
具体的には、電磁力Ｆ（Ｉ）は弁体３０６に対して閉弁方向に作用し、制御電流Ｉを増加させることによって、Ｐｄ−Ｐｓ差圧ΔＰを増大させることができる。このような関係によれば、制御電流Ｉを操作することによって、Ｐｄ−Ｐｓ差圧ΔＰが所定値になるように吐出容量がフィードバック制御される。このような制御はＰｄ−Ｐｓ差圧制御とも称される。

ここで前述したように、円錐コイルばね３０７の付勢力ｆ３は、圧縮コイルばね３２８の付勢力ｆ４よりも僅かに小さく設定されているため（ｆ３＜ｆ４）、付勢力ｆ４と付勢力ｆ３との差に応じて、弁体３０６は閉弁方向に常時付勢される。従って、吐出圧力Ｐｄ、吸入圧力Ｐｓ及び電磁力Ｆ（Ｉ）が作用していない状態では、弁孔３０１ａは弁体３０６によって閉じられる。

このため、図４の直線Ｂに示すように、制御電流Iがゼロであるときに、Ｐｄ−Ｐｓ差圧ΔＰは、ゼロよりも大きい所定の最小値（最小差圧ΔＰｍｉｎ）になり、制御電流Ｉがゼロから増加するのに伴い、電磁力Ｆ（Ｉ）が弁体３０６を閉弁方向に付勢するため、Ｐｄ−Ｐｓ差圧ΔＰが最小差圧ΔＰｍｉｎよりも大きくなる。
なお、容量制御弁３００のソレノイドユニットの特性、即ち式（４）中の電磁力Ｆ（Ｉ）は、従来技術の容量制御弁におけるソレノイドユニットの特性、即ち式（３）の電磁力Ｆ（Ｉ）と同じであってもよい。一方、容量制御弁３００の弁体３０６の受圧面積Ｓｖ２は、従来技術の容量制御弁における受圧面積Ｓｖ１よりも大きく設定されているのが好ましい。

これは、電磁力Ｆ（Ｉ）が同じでＳｖ２＝Ｓｖ１である場合、付勢手段の付勢力の調整のみで、最小差圧ΔＰｍｉｎを得ようとすると、制御電流ＩとＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰとの関係は図４の直線Ｃのようになるからである。この場合、容量制御弁３００と従来技術の容量制御弁とで最大電流Ｉｍａｘが同じであれば、容量制御弁３００によって到達する最高差圧ΔＰｍａｘ１は、従来技術のΔＰｍａｘより大きくなる。受圧面積Ｓｖ２を従来技術の受圧面積Ｓｖ１よりも大きくすれば、同じ最大電流Ｉｍａｘで同じ最高差圧ΔＰｍａｘを得ることができ、このためＳｖ２＞Ｓｖ１として設定するのが好ましい。

なお、容量制御弁３００が従来技術の容量制御弁と同じ最大電流Ｉｍａｘで同じ最高差圧ΔＰｍａｘを得る場合、感圧面積Ｓｖ１に対する感圧面積Ｓｖ２の比は、以下の式（９）によって求められる。式（９）は、式（７）及び式（８）より導くことができ、式（７）は、図４の直線Ａを考慮しながら、式（３）から導くことができる。式（８）は、図４の直線Ｂを考慮しながら、式（５）から導くことができる。

例えば、Ｒ１３４ａを冷媒として用いて、最大電流Ｉｍａｘが０．８Ａのとき最高差圧ΔＰｍａｘが３ＭＰａ、制御電流Ｉが０のとき最小差圧ΔＰｍｉｎが０．１ＭＰａでそれぞれある場合、従来技術の最小電流Ｉｍｉｎが０．２Ａであれば、Ｓｖ２／Ｓｖ１は１．３８になる。
また、二酸化炭素を冷媒として用いて、最大電流Ｉｍａｘが０．８Ａのとき最高差圧ΔＰｍａｘが１２ＭＰａ、制御電流Ｉが０のときの最小差圧ΔＰｍｉｎが１ＭＰａでそれぞれある場合、従来技術の最小電流Ｉｍｉｎが０．２Ａであれば、Ｓｖ２／Ｓｖ１は１．４５になる。

上述したように、制御電流Ｉがゼロから最大電流Ｉｍａｘまでの範囲で、従来技術と同じ最高差圧ΔＰｍａｘを得るようにすれば、制御電流Ｉの変化に対するＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰの変化、即ち図４の直線Ｂの傾きが小さくなり、制御電流Ｉの調整によるＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰの制御が安定になる。
また、冷媒の圧力に起因して弁体３０６に作用する力はＳｖ２・(Ｐｄ−Ｐｓ)であるから、受圧面積Ｓｖ２が従来技術のＳｖ１より増大していれば、吐出圧力Ｐｄあるいは吸入圧力Ｐｓが変化したときに、冷媒の圧力に起因して弁体３０６に作用する力の変化量が増大する。この結果、冷媒の圧力変化に対する弁体３０６の動作感度が向上し、容量制御が安定になる。

最小差圧ΔＰｍｉｎは、式（５）を参照すれば、付勢手段が弁体３０６を閉弁方向に付勢する付勢力を感圧面積Ｓｖ２で除した値（ｆ４−ｆ３）／Ｓｖ２になるが、最小差圧ΔＰｍｉｎは、以下のような考え方で設定される。
容量制御弁３００の円錐コイルばね３０７の付勢力ｆ３と圧縮コイルバネ３２８の付勢力ｆ４との大小関係を本実施形態とは逆に、ｆ３−ｆ４＞０に設定し、容量制御弁用コイル３１６に通電しない状態では、弁体３０６が弁孔３０１ａを全開状態に開放する容量制御弁を比較例として考える。

容量制御弁３００を比較例の容量制御弁に置き換え、容量制御弁用コイルに通電しない状態で圧縮機１００を運転した場合、圧縮機１００は、その吐出容量が機械的に最小の状態で運転されることになる。この状態で発生するＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰは、可変容量圧縮機１００で機械的に実現可能な最小値（機械最小差圧ΔＰｒ）であり、機械最小差圧ΔＰｒよりＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰを小さくすることはできない。

そこで、最小差圧ΔＰｍｉｎは、機械最小差圧ΔＰｒよりも大きく設定され、電磁クラッチ２００をオン作動させてエンジン５００と圧縮機１００とを連結すれば、Ｐｄ−Ｐｓ差圧ΔＰは、最小差圧ΔＰｍｉｎよりも大きな値に確実に調整される。
また、逆止弁２５０が圧縮機１００に設けられている場合には、最小差圧ΔＰｍｉｎは、機械最小差圧ΔＰｒのみならず、逆止弁２５０の設定差圧ΔＰ１よりも大きく設定される。このため、電磁クラッチ２００をオン作動させてエンジン５００と圧縮機１００とを連結すれば、逆止弁２５０が開弁して圧縮機１００から冷媒が吐出される。

一方、図５に示すように圧縮機１００の回転数が増大するにつれて機械最小差圧ΔＰｒは増大する。このため、想定される熱負荷条件において、例えば圧縮機１００の回転数が最高回転数であるときに生じる機械最小差圧ΔＰｒの最大値ΔＰｒｍａｘより大きい値になるように最小差圧ΔＰｍｉｎを設定しておけばよい。
図６は、制御装置４００を含む容量制御システムＡの概略構成を示したブロック図である。容量制御システムＡは、エアコンスイッチ４０２、蒸発器目標温度設定手段４０１、温度センサ４０３を有する。

なお、蒸発器目標温度設定手段４０１は、例えば、空調システム全体の動作を制御するエアコン用ＥＣＵ（電子制御ユニット）の一部により構成することができる。また、制御装置４００は、独立のＥＣＵによって構成することができるが、エアコン用ＥＣＵの一部により構成してもよい。
エアコンスイッチ４０２は乗員によって操作され、エアコンスイッチ４０２をオン状態又はオフ状態に切り換えることで、可変容量圧縮機１００が非作動状態から作動状態又は作動状態から非作動状態に切り換えられる。

蒸発器目標温度設定手段４０１は、蒸発器１８の目標冷却状態を設定するための手段であり、乗員により設定される車室内温度設定を含む種々の外部情報に基づいて、蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓを設定する。蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓは、圧縮機１００の吐出容量制御の目標であり、蒸発器１８の出口での空気流の温度（蒸発器出口空気温度）Ｔｅの目標値である。

温度センサ４０３は、外部情報検知手段の１つであり、蒸発器１８の冷却状態を検知すべく、蒸発器出口空気温度Ｔｅを検知する。温度センサ４０３は、空気回路における蒸発器１８の出口に設置される（図１参照）。
制御装置４００は目標差圧設定手段４０４、容量制御弁駆動手段４０５、電磁クラッチオン・オフ決定手段４０６及び電磁クラッチ駆動手段４０７を有する。

目標差圧設定手段４０４は、エアコンスイッチ４０２の状態、蒸発器目標温度設定手段４０１で設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓ、及び、温度センサ４０３によって検知された蒸発器出口空気温度Ｔｅが入力され、これらの情報に基づいて目標差圧ΔＰｔを設定する。目標差圧ΔＰｔは、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差であるＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰの目標値である。前述の式（６）から明らかなように、容量制御弁用コイル３１６に供給される制御電流Ｉに対応してＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰが決まるため、目標差圧ΔＰｔを設定することは、容量制御弁用コイル３１６に供給すべき制御電流Ｉを設定することに等しい。つまり、目標差圧設定手段４０４は制御電流Ｉを設定するものであるともいえる。

容量制御弁駆動手段４０５は、目標差圧設定手段４０４で設定された制御電流Ｉを容量制御弁用コイル３１６に供給して容量制御弁３００を駆動する。制御電流Ｉは、例えば所定の駆動周波数（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。
つまり、目標差圧設定手段４０４及び容量制御弁駆動手段４０５は、外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて、容量制御弁用コイル３１６に供給される制御電流Ｉ若しくは当該制御電流Ｉに関連するパラメータを調整する容量制御弁用電流調整手段を構成している。

電磁クラッチオン・オフ決定手段４０６は、エアコンスイッチ４０２の状態、蒸発器目標温度設定手段４０１によって設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓ、及び、温度センサ４０３によって検知された蒸発器出口空気温度Ｔｅに基づいて、電磁クラッチ２００をオン作動させるか、オフ作動させるかを決定する。電磁クラッチオン・オフ決定手段４０６は、少なくともエアコンスイッチ４０２がオン状態にあれば、電磁クラッチ２００をオン作動させる決定を行ってもよい。

電磁クラッチオン・オフ決定手段４０６は、電磁クラッチ２００をオン作動させることを決定すると、電磁クラッチ駆動手段４０７に電磁クラッチ作動信号を出力する。電磁クラッチ駆動手段４０７は、例えば、ＥＣＵとは別に設けられた電磁リレーを含み、電磁リレーに電磁クラッチ作動信号が入力されると、電源から電磁クラッチ用コイル２０４に電流が供給される。これにより、電磁クラッチ２００は励磁され、エンジン５００と圧縮機１００とが連結される。

つまり、電磁クラッチオン・オフ決定手段４０６及び電磁クラッチ駆動手段４０７は、外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて、電磁クラッチ用コイル２０４に供給される電流を調整する電磁クラッチ用電流調整手段を構成している。
以下、上述した容量制御システムＡの使用方法（動作）を説明する。
エアコンスイッチ４０２がオフ状態のとき、電磁クラッチ用コイル２０４に電流は供給されない。従って、アーマチュア板２０６はロータ２０２の端面に押し付けられず、駆動軸１０６にはエンジン５００からの動力が伝達されない。つまり、可変容量圧縮機１００は作動停止状態となる。また、エアコンスイッチ４０２がオフ状態のとき、容量制御弁３００の容量制御弁用コイル３１６にも通電されない。

エアコンスイッチ４０２がオフ状態からオン状態に切替えられると、電磁クラッチオン・オフ決定手段４０６は、電磁クラッチ作動信号を生成し、電磁クラッチ駆動手段４０７に出力する。電磁クラッチ駆動手段４０７の電磁リレーは、電磁クラッチ作動信号に基づいて電磁クラッチ用コイル２０４と電源との間を接続し、電磁クラッチ用コイル２０４に電流が供給される。

これにより電磁クラッチ２００は励磁されてオン状態になり、アーマチュア板２０６がロータ２０２の端面に押し付けられる。このとき、ロータ２０２は駆動ベルト５０２によって回転させられており、ロータ２０２の回転が摩擦力によってアーマチュア板２０６に伝達される。すなわち、エンジン５００から圧縮機１００に動力が伝達される。
エンジン５００から動力が伝達されると、圧縮機１００は非作動状態から作動状態へと起動される。作動状態の圧縮機１００は、冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、そして、圧縮した冷媒を吐出する。これにより冷媒が循環路１２を循環し、車室が冷房又は除湿される。

圧縮機１００の吐出容量は可変であるが、吐出容量の基本的な制御モードとしては、空調制御モードを採用することができる。
空調制御モードでは、目標差圧設定手段４０４が、温度センサ４０３で検知された実際の蒸発器出口空気温度Ｔｅが蒸発器目標温度設定手段４０１で設定された目標温度Ｔｅｓに近づくように制御目標となる目標差圧ΔＰｔを設定する。つまり容量制御弁用コイル３１６へ供給されるべき制御電流Ｉを演算する。制御電流Ｉは、例えば、ＰＩ制御のための演算式を用いて演算することができる。これにより温度センサ４０３で検知された実際の蒸発器出口空気温度Ｔｅが蒸発器目標温度設定手段４０１で設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓに近づくようにＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰつまり吐出容量が制御される。

具体的には、蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓと蒸発器出口空気温度Ｔｅとの偏差ΔＴ（＝Ｔｅｓ−Ｔｅ）を縮小するように目標差圧ΔＰｔ若しくは制御電流Ｉが調整され、容量制御弁３００の弁開度が調整される。
容量制御弁３００の弁開度が小さくなると、給気通路１６０を通じた吐出室１４２とクランク室１０５との連通が弁体３０６により制限されて、吐出室１４２の冷媒（吐出ガス）のクランク室１０５への導入量が減少する。固定オリフィス１０３ｃで制限されているものの、クランク室１０５内の冷媒は、抽気通路１６６を通じてクランク室１０５から吸入室１４０へ流出するため、導入量が減少するとクランク圧力Ｐｃが低下する。この結果として、斜板１０７の傾角が増大して吐出容量が増大する。

逆に、容量制御弁３００の弁開度が大きくなると、吐出室１４２とクランク室１０５との連通に対する制限が減少し、クランク室１０５への吐出ガスの導入量が増大する。これによりクランク圧力Ｐｃが上昇し、斜板１０７の傾角が減少して吐出容量が減少する。
また、吐出容量の好ましい制御モードとしては、起動制御モードを更に採用することができる。起動制御モードは、圧縮機１００を起動してから所定時間実行され、起動制御モードの終了後に空調制御モードを実行することができる。

具体的には、起動制御モードによれば、図７に示したように、電磁クラッチ２００がオフ状態からオン状態になるとき（ｔ＝０）、即ち圧縮機１００が作動状態になるとき、制御電流Iがゼロに設定される。そして、制御電流Iは、圧縮機１００の起動から所定時間ｔ１が経過するまでゼロに維持される。所定時間ｔ１の経過から所定時間ｔ２まで、目標差圧ΔＰｔもしくは制御電流Iは徐々に増加され、これに伴い吐出容量が徐々に増大する。所定時間ｔ２からは空調制御モードが実行される。

起動制御モードにおいて、制御電流Iがゼロの状態で可変容量圧縮機１００が所定の回転数で作動している場合は、Ｐｄ−Ｐｓ差圧ΔＰが最小差圧ΔＰｍｉｎになるような弁開度にて容量制御弁３００は開弁する。つまり、最小差圧ΔＰｍｉｎを維持するよう吐出容量が自律的に制御される。
最小差圧ΔＰｍｉｎは、機械最小差圧ΔＰｒ及び逆止弁２５０の設定差圧ΔＰ１より大きく設定されているため、制御電流Iがゼロであっても逆止弁２５０は開弁し、圧縮機１００から放熱器１４への冷媒の吐出を許容する。なお、制御電流Ｉがゼロであって、最小差圧ΔＰｍｉｎを維持しているときに、圧縮機１００の吐出容量は、その制御範囲内において最小の吐出容量になる。

上述した容量制御システムＡでは、容量制御弁用コイル３１６に少しでも制御電流Ｉが供給されれば、それによりソレノイドユニットで発生する電磁力Ｆ（Ｉ）によって、Ｐｄ−Ｐｓ差圧ΔＰが調整される。従って、小さい制御電流Ｉであっても無駄に消費されず、容量制御に有効に使用される。
また、制御電流Ｉがゼロ近傍から最大値まで容量制御に有効に使用されることによって、制御電流Ｉの変化量に対するＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰの変化量の比を小さくすることができる。この結果として、制御電流Ｉを調整したときのＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰのばらつきが低減され、容量制御の安定性が向上する。

更に、制御電流Ｉがゼロ近傍から最大値まで容量制御に有効に使用されることによって、弁体３０６が吐出圧力Ｐｄ及び吸入圧力Ｐｓを受ける受圧面積Ｓｖ２を増大することができる。この結果として、Ｐｄ−Ｐｓ差圧ΔＰの変化に対する弁体３０６の動作感度が向上し、容量制御の安定性が向上する。
上述した容量制御システムＡによれば、容量制御弁用コイル３１６に電流が供給されていないときでも冷媒が循環路１２を循環し、容量制御弁用コイル３１６に供給される制御電流Ｉを徐々に小さくしても、冷媒の循環が急に停止することはない。このため、この容量制御システムによれば、制御電流Ｉが最小値近傍にあるときでも容量制御が安定する。

上述した容量制御システムＡでは、起動制御モードを採用することによって、電磁クラッチ２００によって圧縮機１００とエンジン５００との間が連結されたときに、容量制御弁用コイル３１６には制御電流Ｉが供給されない。このため、圧縮機１００は小さい吐出容量で起動され、圧縮機１００の起動負荷が小さく、圧縮機１００及び電磁クラッチ２００の信頼性が向上する。

また、起動制御モードを採用することによって、吐出容量を小さい状態から徐々に増大することにより、吐出圧力Ｐｄの急激な上昇及び圧縮機１００の駆動負荷の急激な増大が抑制される。このため、この容量制御システムによれば、圧縮機１００が起動から通常運転（空調制御モード）に至るまで吐出容量が円滑に制御される。
上述した容量制御システムＡでは、Ｐｄ−Ｐｓ差圧ΔＰの目標値である目標差圧ΔＰｔに基づいて容量制御弁用コイル３１６に供給される制御電流Ｉを調整しているため、吐出容量の制御範囲が広い。その上で、制御電流Ｉがゼロ近傍から最大値まで容量制御に有効に使用されることによって、広い制御範囲の全域が有効に活用される。

上述した容量制御システムＡによれば、可変容量圧縮機１００が斜板要素を有する往復動型の可変容量圧縮機であり、吐出容量の機械的な可変範囲が広く、この広い可変範囲が有効に活用される。
本発明は、上述した第１実施形態に限定されることはなく種々変形が可能である。以下、第２実施形態に係る容量制御システムＢについて説明する。

容量制御システムＢは、圧縮機１００及び容量制御弁３００に適用可能であるが、図８に示したように、容量制御システムＢは、いくつかの点において容量制御システムＡとは異なる。以下、容量制御システムＡとの相違点を中心に容量制御システムＢについて説明する。
容量制御システムＢは、外部情報検知手段として、吐出圧力検知手段を有する。吐出圧力検知手段は、高圧圧力センサ４５１及び吐出圧力演算手段４５２からなる。高圧圧力センサ４５１は、例えば、放熱器１４の入口側に設置され（図１参照）、放熱器１４の入口で冷媒の圧力を高圧圧力Ｐｈとして検知する。高圧圧力センサ４５１は、吐出室１４２から膨張器１６の入口までの冷凍サイクル１０の高圧領域に設置することができる。

吐出圧力演算手段４５２は、高圧圧力センサ４５１の設置位置と吐出室１４２との間での圧力差ΔＰｄを考慮して、次式により吐出圧力Ｐｄを演算する。
Ｐｄ＝Ｐｈ＋ΔＰｄ
なお、高圧圧力センサ４５１は目標吸入圧力Ｐｓｓの初期値を演算するための熱負荷検知手段を兼ねている。

また、制御装置４５０は、目標差圧設定手段４０４手段に代えて、目標吸入圧力設定手段４５３及び制御信号演算手段４５４を有する。
目標吸入圧力設定手段４５３は目標吸入圧力Ｐｓｓを設定する。目標吸入圧力Ｐｓｓは、制御目標となる吸入圧力Ｐｓの目標値である。目標吸入圧力設定手段４５３は、圧縮機１００を起動する要求があったときに、目標吸入圧力Ｐｓｓの初期値を適当に設定する。好ましくは、圧縮機１００を起動するときには、目標吸入圧力設定手段４５３は、熱負荷情報に基づいて目標吸入圧力Ｐｓｓの初期値を設定する。熱負荷情報としては、高圧圧力Ｐｈを用いることができる。具体的には、次式により目標吸入圧力Ｐｓｓの初期値が演算される。

Ｐｓｓ＝Ｐｈ−ΔＰ３
逆止弁２５０が閉じているときはＰｈ＝Ｐｓであり、目標吸入圧力Ｐｓｓの初期値は、所定の値ΔＰ３を差し引くことにより、高圧圧力Ｐｈよりも僅かに低い値に設定される。
目標吸入圧力Ｐｓｓの初期値を設定した後は、目標吸入圧力設定手段４５３は、蒸発器目標温度設定手段４０１によって設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓ及び温度センサ４０３によって検知された蒸発器出口空気温度Ｔｅに基づいて、目標吸入圧力Ｐｓｓを設定することができる。すなわち、蒸発器出口空気温度Ｔｅが蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓに近付くように、例えばＰＩ制御のための演算式を用いて、初期値に補正が加えられ、空調制御モードが実行される。

ただし、目標吸入圧力設定手段４５３は、圧縮機１００を起動してから所定時間、起動制御モードとして、目標吸入圧力Ｐｓｓを設定するのが好ましい。起動制御モードでは、目標吸入圧力Ｐｓｓの初期値が設定された後、目標吸入圧力Ｐｓｓが徐々に低くされる。起動制御モードの終了後、空調制御モードとして、蒸発器目標温度設定手段４０１によって設定された蒸発器目標出口空気温度Ｔｅｓ及び温度センサ４０３によって検知された蒸発器出口空気温度Ｔｅに基づいて、目標吸入圧力Ｐｓｓが設定される。

制御信号演算手段４５４は、吐出圧力検知手段によって検知された吐出圧力Ｐｄ及び目標吸入圧力設定手段４５３で設定された目標吸入圧力Ｐｓｓに基づいて、制御電流Ｉを演算する。
具体的には、以下の式（１０）に目標吸入圧力Ｐｓｓ及び吐出圧力Ｐｄを代入することによって、制御電流Ｉが演算される。式（１０）は、前述の式（６）を変形することにより得られる。

なお、目標吸入圧力Ｐｓｓは、式（１０）中の吸入圧力Ｐｓに代入される。
式（１０）によって演算された制御電流Ｉ若しくは制御電流Ｉに相当するデューティ比は、吐出容量制御信号として、容量制御弁駆動手段４０５に入力される。
起動制御モード及び空調制御モードでは、容量制御弁３００の容量制御弁用コイル３１６に供給される制御電流Ｉを調整することによって、吸入圧力Ｐｓが目標吸入圧力Ｐｓｓに近づくように圧縮機１００の吐出容量が制御される。このような制御は、容量制御弁３００の動作特性が上述した式（１０）及び図９で表され、吐出圧力Ｐｄと制御電流Iが決まれば、吸入圧力Ｐｓが決まるという関係に基づいている。

上述した容量制御システムＢでは、吐出圧力Ｐｄ及び目標吸入圧力Ｐｓｓに基づいて容量制御弁用コイル３１６に供給される制御電流Ｉを調整することによって、吐出容量の制御範囲が広い。その上で、制御電流Ｉがゼロ近傍から最大値まで容量制御に有効に使用されることによって、広い制御範囲の全域が有効に活用される。
上述した第１実施形態では、容量制御弁用コイル３１６に通電しない状態で得られる最小差圧ΔＰｍｉｎを機械最小差圧ΔＰｒより大きく設定するとしたが、その程度は設計的な観点から決定すればよい。

例えば可変容量圧縮機１００の運転領域のうち、使用頻度が高い運転領域ではΔＰｒ＜ΔＰｍｉｎであるが、頻度の少ない運転領域ではΔＰｒ≧ΔＰｍｉｎとなるように設定しても良い。このように設定すれば、容量制御弁用コイル３１６の通電制御によって可変できるＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰの制御範囲が広くなり、電磁クラッチ２００のオンとオフとの切り換えをほとんどしなくて済む。

一方、機械最小差圧ΔＰｒよりかなり大きく最小差圧ΔＰｍｉｎを設定した場合、容量制御弁用コイル３１６の通電制御によって可変できるＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰの制御範囲をより狭<することができる。このため、感圧面積Ｓｖ２をより大きくできるため、圧力変動に対する弁体３０６の動作感度がアップし、Ｐｄ−Ｐｓ差圧制御が可能な中高熱負荷領域での制御安定性が向上する
ただしこの場合、電磁クラッチ２００がオン状態で制御電流Ｉがゼロのときの圧縮機１００の吐出容量が増大するため、特に低熱負荷領域では、蒸発器１８の凍結防止のため電磁クラッチ２００のオンとオフとの切り換えの頻度が多くなるデメリットがある。

上述した第１実施形態及び第２実施形態の容量制御弁３００では、弁体３０６とソレノイドロッド３２６とが別体であったけれども、弁体とソレノイドロッドは一体であってもよい。
また、容量制御弁３００は、付勢手段として、圧縮コイルばね３２８と円錐コイルばね３０７とを有していたが、弁体３０６を常時閉弁方向に付勢可能であれば、付勢手段の構成はこれに限定されない。すなわち、付勢手段に用いられる弾性体は、圧縮コイルばねに限定されることはなく、用いる弾性体の数も２つに限定されない。例えば、容量制御弁３００においては、円錐コイルばね３０７を省略してもよく、あるいは、更に弾性体を追加してもよい。

更に、容量制御弁３００の弁体３０６には、吐出圧力Ｐｄ及び吸入圧力Ｐｓが作用するようにしたが、更にクランク圧力Ｐｃを作用させてもよい。
また更に、容量制御弁３００に、その内部を仕切る小型のベローズを使用してもよい。この場合、例えば、ベローズの一端に外側から弁体３０６を連結し、ベローズの外側に吐出圧力Ｐｄを作用させ、この一方で、ベローズの内側に吸入圧力Ｐｓを作用させ、ベローズの一端に内側からソレノイドロッド３２６を連結する構造としても良い。

第１実施形態の容量制御システムＡの起動制御モードでは、図７に示したように、制御電流Ｉが時間に比例するように増大するが、起動制御モードでは制御電流Ｉが漸増すればよく、非線形に増大してもよい。
同様に、第２実施形態の容量制御システムＢの起動制御モードでも、目標吸入圧力Ｐｓｓが漸減すればよく、目標吸入圧力Ｐｓｓが非線形に減少してもよい。

第２実施形態の例では高圧圧力センサ４５１は放熱器１４の入口側に設置されるとしたが、例えば圧縮機１００に設置し、吐出室１４２で吐出圧力Ｐｄを直接検知するようにしても良い。この場合、吐出室１４２は逆止弁２５０の上流に位置するため、高圧圧力センサ４５１は吐出圧力Ｐｄを常に直接検知可能である一方、吸入圧力Ｐｓを直接検知することはできない。従って、目標吸入圧力Ｐｓｓの初期値を演算するときには、吐出圧力Ｐｄから、逆止弁２５０の設定差圧ΔＰ１を僅かに超えるΔＰ３を差し引いた値を、目標吸入圧力Ｐｓｓの初期値とすればよい。

また、圧縮機１００は斜板式であったけれども、揺動板式、ベーン式又はスクロール式であってもよい。更に、圧縮機１００は、電気モーターで駆動される可変容量圧縮機であってもよい。すなわち、圧縮機１００は、制御圧力室の圧力を変更して可変容量機構を作動させる可変容量圧縮機であればよい。なお、斜板式及び揺動板式の斜板要素としての斜板又は揺動板を有する往復動型可変容量圧縮機では、制御圧力室の圧力とは、クランク室の圧力である。

第１実施形態及び第２実施形態では、抽気通路１６２に固定オリフィス１０３ｃを設けたけれども、流量可変の絞りを設けてもよいし、弁開度を調整可能な弁を配置してもよい。
第１実施形態及び第２実施形態では、冷媒はＲ１３４ａや二酸化炭素に限定されず、その他の新冷媒を用いてもよい。

最後に、本発明の可変容量圧縮機の容量制御システムは、車両用空調システム以外の室内用空調システム等、空調システム全般に適用可能である。

車両用空調システムの冷凍サイクルの概略構成を可変容量縮機の縦断面とともに示す図である。 図１の可変容量圧縮機における容量制御弁の接続状態を説明するための図である。 図２の領域ＩＩＩを拡大して示す図である。 容量制御弁における制御電流ＩとＰｄ−Ｐｓ差圧ΔＰとの関係を説明するグラフである。 圧縮機の回転数と機械最小差圧ΔＰｒとの関係を説明するためのグラフである。 第１実施形態の可変容量圧縮機の容量制御システムの概略構成を示すブロック図である。 図６の容量制御システムによって容量制御弁用コイルに供給される制御電流の時間変化の一例を説明するためのグラフである。 第２実施形態の可変容量圧縮機の容量制御システムの概略構成を示すブロック図である。 図８の容量制御システムにおける、制御電流と目標吸入圧力と吐出圧力の関係を説明するためのグラフである。

符号の説明

１００ 可変容量圧縮機
２００ 電磁クラッチ
３００ 容量制御弁
３０６ 弁体
３１６ 容量制御弁用コイル
４０１ 蒸発器目標温度設定手段
４０２ エアコンスイッチ
４０３ 温度センサ（外部情報検知手段）
４０４ 目標差圧設定手段（電流調整手段）
４０５ 容量制御弁駆動手段（電流調整手段）
４５１ 高圧圧力センサ（外部情報検知手段）
４５２ 吐出圧力演算手段（外部情報検知手段）
４５３ 目標吸入圧力設定手段（電流調整手段）
４５４ 制御信号演算手段（電流調整手段）

Claims (6)

1. 冷凍サイクルを構成すべく冷媒が循環する循環路に放熱器、膨張器及び蒸発器とともに介挿されて、制御圧力の変化に基づいて容量が変化する可変容量圧縮機の容量制御システムにおいて、
   コイルを有し、前記コイルに電流が供給されたときに前記圧縮機と動力源との間を連結する電磁クラッチと、
   前記可変容量圧縮機の吐出圧力領域の圧力が作用するとともに、前記可変容量圧縮機の吸入圧力領域の圧力及びソレノイドユニットの電磁力が前記吐出圧力領域の圧力とは対抗する方向にて作用する弁体、及び、前記弁体を前記電磁力と同じ方向に付勢する付勢手段を有し、前記弁体の作動により前記制御圧力を変化させる容量制御弁と、
   少なくとも１つの外部情報を検知するための外部情報検知手段と、
   前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記電磁クラッチのコイルに供給される電流を調整する電磁クラッチ用電流調整手段と、
   前記外部情報検知手段によって検知された外部情報に基づいて前記ソレノイドユニットのコイルに供給される電流を調整する容量制御弁用電流調整手段と
   を備え、
   前記電磁クラッチのコイルに電流が供給され且つ前記容量制御弁のソレノイドユニットのコイルに電流が供給されていないとき、前記吐出圧力領域の圧力と前記吸入圧力領域の圧力との差が前記付勢手段の付勢力により設定された最小差圧を維持するように可変容量圧縮機の吐出容量が自律的に制御され、前記最小差圧は当該可変容量圧縮機の機械的に規定される最小の吐出容量で発生する機械最小差圧よりも大であることを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御システム。
2. 前記電磁クラッチのコイル及び前記容量制御弁のソレノイドユニットのコイルへの電流の供給を開始するとき、前記電磁クラッチのコイルよりも後に前記容量制御弁のソレノイドユニットのコイルに電流を供給することを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
3. 前記容量制御弁のソレノイドユニットのコイルに供給される電流は、供給開始から徐々に増大されることを特徴とする請求項２に記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
4. 前記外部情報検知手段は、前記吐出圧力領域の圧力を検知する吐出圧力検知手段を含み、
   前記容量制御弁用電流調整手段は、前記外部情報検知手段により検知された外部情報に基づいて前記吸入圧力領域の圧力の目標値である目標吸入圧力を設定する目標吸入圧力設定手段を含み、且つ、前記吐出圧力検知手段により検知された前記吐出圧力領域の圧力及び前記目標吸入圧力設定手段により設定された目標吸入圧力に基づいて前記コイルに供給される電流を調整する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
5. 前記容量制御弁用電流調整手段は、前記外部情報検知手段により検知された外部情報に基づいて前配吐出圧力領域の圧力と前記吸入圧力領域の圧力との差の日標値を設定する目標差圧設定手段を含み、前記目標差圧設定手段により設定された目標差圧に基づいて前記ソレノイドに供給される電流を調整することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。
6. 前記可変容量圧縮機は、
   内部に前記吐出圧力領域、クランク室、前記吸入圧力領域及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、
   前記シリンダボアに配設されたピストンと、
   前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、
   前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、
   前記吐出室と前記クランク室とを連通する給気通路と、
   前記クランク室と前記吸入室とを連通する抽気通路とを備え、
   前記容量制御弁は、前記給気通路に介挿されている
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御システム。

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