車両用空調システム
【課題】可変容量圧縮機の回転速度が変化したときに、圧縮機の駆動トルクのオーバーシュートが防止されて安定に動作し、この結果として、車両のドライバビリティ、燃費及び車室の快適性の向上をもたらす車両用空調システムを提供する。
【解決手段】車両用空調システムは、膨張弁(26)の開度を調整する開度制御手段と、可変容量圧縮機(100)の回転速度の変化を予知する回転速度変化予知手段とを備える。開度制御手段は、回転速度変化予知手段によって予知された可変容量圧縮機(100)の回転速度の変化が閾値を超えたとき、予知された可変容量圧縮機(100)の回転速度の変化が始まるよりも前に、予知された回転速度の変化方向に対応して膨張弁(26)の開度を変更する。
【解決手段】車両用空調システムは、膨張弁(26)の開度を調整する開度制御手段と、可変容量圧縮機(100)の回転速度の変化を予知する回転速度変化予知手段とを備える。開度制御手段は、回転速度変化予知手段によって予知された可変容量圧縮機(100)の回転速度の変化が閾値を超えたとき、予知された可変容量圧縮機(100)の回転速度の変化が始まるよりも前に、予知された回転速度の変化方向に対応して膨張弁(26)の開度を変更する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調システムは、冷凍サイクルを実行するシステム（冷凍サイクルシステム）を有する。冷凍サイクルシステムは、作動流体としての冷媒が循環する循環路を有し、循環路には、圧縮機、放熱器（凝縮器）、膨張器（膨張弁）及び蒸発器が順次介挿される。
圧縮機の動力（駆動トルク）は、エンジンからベルトを介して伝達される。このため、車両の制御という観点からみれば、圧縮機は負荷となり、特に外気温度が高いときに、加速性能を含む車両のドライバビリティや、燃費に影響を及ぼす。
【０００３】
一方、車両用空調システムの制御という観点からみれば、エンジンの回転速度の変化は、圧縮機の回転速度の変化をもたらし、冷凍サイクルを不安定にし、車室温度のばらつきをもたらす。
そこで、例えば特許文献１が開示する車両用空気調和装置においては、車両が加速状態であると判定された時に、コンプレッサがオフにされる。あるいは、コンプレッサが可変容量である場合、加速状態であると判定された時に、その容量が小にされる。これにより、車両加速時には加速が優先させられ、加速性能が確保されるものと考えられる。
【０００４】
ところで可変容量の圧縮機としては、例えば、ピストンタイプの外部制御式の可変容量圧縮機が広く利用されている。
この種の可変容量圧縮機には、容量制御弁が備え付けられ、容量制御弁に供給される駆動電流は、外部の制御装置によって制御される。制御装置は、冷凍サイクルシステムにおける吸入圧力、若しくは、所定の２点間の圧力差（例えば、吐出圧力と吸入圧力との圧力差）が目標値に近付くように駆動電流を調整する。駆動電流に応じて容量制御弁の開度が変化するのに伴い、圧縮機のクランク室の圧力が増減され、これによって吐出容量が変化する。
【０００５】
一方、特許文献２は、圧縮機の駆動トルクを演算する方法に特徴を有する冷凍サイクルの制御方法を開示している。この制御方法では、可変容量圧縮機の冷媒高圧側圧力と冷媒低圧側圧力との差圧を決める第１の電気信号と、電子膨張弁の冷媒流量を決める第２の電気信号とから、差圧及び冷媒流量が推定される。そして、推定したこれらの値及びエンジンの回転数から、圧縮機の駆動トルクが演算される。これにより、圧縮機の駆動トルクが正確に推定されると考えられている。
【０００６】
その上で、特許文献２の制御方法では、自動車の加速走行時に、圧縮機の駆動トルクが小さくなるように第１の電気信号及び第２の電気信号が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２６１２３３４号公報
【特許文献２】特開２００４−３４９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１が開示する車両用空気調和装置においては、車両が加速し始めてから、則ち、圧縮機の回転速度が上昇し始めてから、制御装置がコンプレッサをオフにするか又はその吐出容量を小さくする。このため、例えば、ＡＴ車における急加速時の自動シフトダウンなど、エンジン回転速度が急激に変化するような場合には、圧縮機の動力を迅速に低減することができない。特にピストンタイプの可変容量圧縮機を用いているときには、容量制御弁の駆動電流を変更してから、実際に吐出容量が変化するまでに時間差があることから、なおさら圧縮機の動力を迅速に低減することができない。
【０００９】
このように、圧縮機の吐出容量の変化がエンジンの回転速度変化に追い付かない場合、圧縮機の動力のオーバーシュートが発生する。このオーバーシュートは、車両のドライバビリティの悪化を招き、また、省燃費化のための細やかなエンジン制御に悪影響を及ぼす。
更に、圧縮機の吐出容量の変化がエンジンの回転速度変化に追い付かない場合、感温式の膨張弁を用いていれば、蒸発器の圧力低下により膨張弁の開度が変化し、冷凍サイクルシステム全体のバランスが変化する。この結果として、冷凍サイクルシステムが不安定になり、車室の快適性が損なわれる虞がある。
【００１０】
一方、特許文献２が開示する方法においても、車両が加速し始めてから、第１の電気信号及び第２の電気信号が制御される。このため、特許文献１の場合と同様に、エンジン回転速度が急激に変化するような場合には、圧縮機の動力を迅速に低減することができない。
また、第１の電気信号及び第２の電気信号を同時に制御した場合、特にピストンタイプの可変容量圧縮機を用いているときには、容量制御弁の駆動電流を変更してから、実際に吐出容量が変化するまでに時間差があることから、制御が不安定になり、冷媒循環量及び差圧が目標値に収束しない、いわゆるハンチング現象が生じてしまう。
【００１１】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、可変容量圧縮機の回転速度が変化したときに、圧縮機の駆動トルクのオーバーシュートが防止されて安定に動作し、この結果として、車両のドライバビリティ、燃費及び車室の快適性の向上をもたらす車両用空調システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するべく、本発明の一態様によれば、車両に設けられた冷媒が循環する循環路に順次介挿された、可変容量圧縮機、放熱器、開度を外部から制御可能な膨張弁及び蒸発器と、前記可変容量圧縮機の吐出容量を調整するための容量制御弁と、前記容量制御弁に供給する駆動電流を調整して前記容量制御弁の開度を調整し、これにより前記可変容量圧縮機の吐出容量を制御する容量制御手段と、前記膨張弁の開度を調整する開度制御手段と、前記可変容量圧縮機の回転速度の変化を予知する回転速度変化予知手段とを備え、前記可変容量圧縮機は、前記車両のエンジンの動力によって作動させられ、前記開度制御手段は、前記回転速度変化予知手段によって予知された前記可変容量圧縮機の回転速度の変化が閾値を超えたとき、予知された前記可変容量圧縮機の回転速度の変化が始まるよりも前に、予知された回転速度の変化方向に対応して前記膨張弁の開度を変更することを特徴とする車両用空調システムが提供される（請求項１）。
【００１３】
好ましくは、前記容量制御手段が前記駆動電流を変更してから前記可変容量圧縮機の吐出容量が変化するまでに要する時間を応答時間としたとき、前記開度制御手段は、前記閾値を超える前記可変容量圧縮機の回転速度の変化を前記回転速度変化予知手段が予知したときから起算して前記応答時間が経過するまでの間に、前記膨張弁の開度を変更する（請求項２）。
【００１４】
好ましくは、前記容量制御手段は、前記圧縮機に吸入される前記作動流体の吸入圧力の目標値に対応して定まる値に等しくなるよう、前記駆動電流を調整し、前記容量制御弁は、前記吸入圧力を検知して、前記吸入圧力が前記目標値に近付くように前記容量制御弁の開度を調整する感圧器を有する（請求項３）。
好ましくは、回転速度変化予知手段は、車両のアクセル開度及びアクセル開度の変化量のうち少なくとも一方に基づいて、前記可変容量圧縮機の回転速度の変化を予知する（請求項４）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１の車両用空調システムによれば、可変容量圧縮機の回転速度の変化が開始するよりも前に、膨張弁の開度を変更することで、循環路における作動流体の流量（循環量）が調整される。つまり、回転速度の増減に対応して作動流体の流量が適当に調整される。これにより、圧縮機の駆動トルクのオーバーシュートが防止される。この結果として、車両用空調システムの動作が安定になり、車両のドライバビリティ、燃費及び車室の快適性が向上する。
【００１６】
請求項２の車両用空調システムによれば、予知された可変容量圧縮機の回転速度の変化が閾値を超えたとき、可変容量圧縮機の吐出容量が変更される前に、必ず膨張弁の開度が調整される。すなわち、可変容量圧縮機の吐出容量の制御に優先して、膨張弁の開度が制御される。膨張弁の開度を変更してから作動流体の循環量が変化するまでに要する時間は、可変容量圧縮機の吐出容量の応答時間よりも短いため、膨張弁の開度の制御を優先させることで、作動流体の循環量が時宜を得て的確に調整され、車両用空調システムの動作が一層安定になる。
【００１７】
請求項３の車両用空調システムによれば、膨張弁の開度調整によって作動流体の循環量が変更されると、感圧器が吸入圧力の変化を検知し、容量制御弁の開度を変更する。この結果として、特に容量制御手段が駆動電流を変更しなくても、圧縮機の駆動トルクのオーバーシュートが的確に防止される。
請求項４の車両用空調システムによれば、回転速度変化予知手段によって、回転速度の変化が確実に予知される。この結果として、圧縮機の駆動トルクのオーバーシュートが確実に防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の車両用空調システムが適用された車両の概略構成を示す図である。
【図２】図１の車両用空調システムに適用された冷凍サイクルシステムの概略構成を、圧縮機の縦断面とともに示す図である。
【図３】図２の圧縮機における容量制御弁の接続状態を、容量制御弁の断面とともに示す図である。
【図４】図１の車両用空調システムにおける、容量制御弁の駆動電流と吸入圧力との関係を示すグラフである。
【図５】図１の車両における信号の入出力関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、第１実施形態の車両用空調システムを適用した車両の概略を示し、この車両用空調システムによれば車室１０内を所望の設定温度にて冷房可能である。
車両用空調システムは冷凍サイクルを実行する冷凍サイクルシステム１２を備え、冷凍サイクルシステム１２は、作動流体としての冷媒を循環させる循環路１４を有する。
循環路１４は、エンジンルーム１６から隔壁１７を貫通して機器スペース１８に渡っている。機器スペース１８は、車室１０の前方部分にインストルメントパネル２０により区画されている。エンジンルーム１６内を延びる循環路１４の部分には、圧縮機１００、放熱器（凝縮器）２４、レシーバ・ドライヤ２５及び膨張弁２６が、冷媒が流れる方向にて順次介挿される。機器スペース１８内を延びる循環路１４の部分には、蒸発器２８が介挿されている。なお、レシーバ・ドライヤ２５は省略してもよい。
【００２０】
圧縮機１００は、エンジン２９と機械的に連結され、エンジン２９から供給される動力によって作動させられる。圧縮機１００は、好ましくはピストンタイプ（往復動式）の可変容量圧縮機であり、図２に示したように、容量制御弁２００を内蔵している。
より詳しくは、圧縮機１００は、例えば斜板式のクラッチレス圧縮機である。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（クランクケース）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。
【００２１】
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内に配置された環形状の斜板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。
【００２２】
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が装着されている。斜板１０７を挟んで反対側の駆動軸１０６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。
【００２３】
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の外端は、動力伝達装置としてのプーリ１１２に連結されている。プーリ１１２は、ボール軸受１１３を介してボス部１０２ａによって回転自在に支持され、外部駆動源としてのエンジン２９のプーリとの間にベルト１１５が架け回される。
ボス部１０２ａの内側には軸封装置１１６が配置され、軸封装置１１６は、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２９からの動力がプーリ１１２に伝達され、プーリ１１２の回転と同期して回転可能である。
【００２４】
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。
【００２５】
リアハウジング１０４の内部には、吸入室１４０及び吐出室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と連通可能である。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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１７０が配置されている。逆止弁１７０は、吐出通路１５６側の圧力とマフラ空間１５４側の圧力との圧力差に応じて開閉する。具体的には、圧力差が所定値より小さい場合閉作動し、圧力差が所定値より大きい場合開作動する。
【００２８】
したがって吐出室１４２は、吐出通路１５６、マフラ空間１５４及び吐出ポート１５２ａを介して循環路１４の往路部分と連通可能であり、マフラ空間１５４は逆止弁１７０によって断続される。一方、吸入室１４０は、リアハウジング１０４に形成された吸入ポート１０４ａを介して循環路１４の復路部分と連通している。
リアハウジング１０４には、容量制御弁（電磁制御弁）２００が収容され、容量制御弁２００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。
【００２９】
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２００に接続されている。
【００３０】
容量制御弁２００は、図３に示すように、弁ユニットとソレノイドユニットとからなる。弁ユニットは、略円筒形状の弁ハウジング２０２を有し、弁ハウジング２０２の内部には弁孔２０４が形成されている。弁孔２０４は、弁ハウジング２０２の軸線方向に延び、弁孔２０４の一端は出口ポート２０６に繋がっている。出口ポート２０６は、弁ハウジング２０２を径方向に貫通しており、弁孔２０４は出口ポート２０６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。
【００３１】
弁ハウジング２０２のソレノイドユニット側には弁室２０８が区画され、弁孔２０４の他端は弁室２０８の端壁にて開口している。弁室２０８内には、略円柱形状の弁体２１０が収容され、弁体２１０は、弁室２０８内を弁ハウジング２０２の軸線方向に移動可能である。弁体２１０の一端が弁室２０８の端壁に当接することにより、弁体２１０は弁孔２０４を閉塞可能であり、弁室２０８の端壁は弁座として機能する。
【００３２】
また、弁ハウジング２０２には入口ポート２１２が形成され、入口ポート２１２も弁ハウジング２０２を径方向に貫通している。入口ポート２１２は、給気通路１６０の上流側部分を介して吐出室１４２と連通している。入口ポート２１２は、弁室２０８の周壁にて開口しており、入口ポート２１２、弁室２０８、弁孔２０４及び出口ポート２０６を通じて、吐出室１４２とクランク室１０５とは連通可能となっている。
【００３３】
更に、弁ハウジング２０２には、ソレノイドユニットと反対側に感圧室２１４が区画され、感圧室２１４の周壁には感圧ポート２１６が形成されている。感圧ポート２１６及び感圧通路１６６を通じて、感圧室２１４は吸入室１４０と連通している。また、感圧室２１４と弁孔２０４との間には軸方向孔２１８が設けられ、軸方向孔２１８は、弁孔２０４と同軸上を延びている。
【００３４】
弁体２１０の他端には、感圧ロッド２２０が一体且つ同軸に連結されている。感圧ロッド２２０は、弁孔２０４及び軸方向孔２１８内を延び、感圧ロッド２２０の先端部は、感圧室２１４内に突出している。感圧ロッド２２０は先端側に大径部を有しており、感圧ロッド２２０の大径部は、軸方向孔２１８の内周面によって摺動可能に支持されている。従って、感圧ロッド２２０の大径部によって、感圧室２１４と弁孔２０４との間の気密性が確保されている。
【００３５】
感圧室２１４の端壁は、弁ハウジング２０２の端部に圧入されたキャップ２２２により形成され、キャップ２２２は段付きの有底円筒状をなす。キャップ２２２の小径部には、支持部材２２４の筒部が摺動自在に嵌合され、キャップ２２２の底壁と支持部材２２４との間には強制開放ばね２２６が配置されている。
感圧室２１４内には感圧器２２８が収容され、感圧器２２８の一端が支持部材２２４に固定されている。従って、キャップ２２２は、支持部材２２４を介して感圧器２２８を支持している。
【００３６】
感圧器２２８はベローズ２３０を有し、ベローズ２３０は、弁ハウジング２０２の軸線方向に伸縮可能である。ベローズ２３０の両端はキャップ２３２，２３４によって気密に閉塞され、ベローズ２３０の内部は、真空状態（減圧状態）に保たれている。また、ベローズ２３０の内部には、圧縮コイルばね２３６が配置され、圧縮コイルばね２３６は、ベローズ２３０が伸長するように、キャップ２３２，２３４を相互に離間する方向に付勢している。
【００３７】
感圧器２２８のキャップ２３４は、アダプタ２３８を介して感圧ロッド２２０に当接可能であり、感圧室２１４内の圧力が低下して感圧器２２８が伸長した場合、感圧ロッド２２０を介して弁体２１０が開弁方向に付勢される。
なお、弁ハウジング２０２に対するキャップ２２２の圧入量は、容量制御弁２００が所定の動作をするように調整される。
【００３８】
一方、ソレノイドユニットは、弁ハウジング２０２に同軸的に連結された略円筒形状のソレノイドハウジング２４０を有し、ソレノイドハウジング２４０内には、略円筒形状の固定コア２４２が同心上に配置されている。固定コア２４２の一端部は、弁ハウジング２０２の端部に嵌合して弁室２０８を区画するとともに、弁体２１０を摺動自在に支持している。
【００３９】
固定コア２４２の中央部から他端部に亘る部分には、有底のスリーブ２４４が嵌合されている。スリーブ２４４の底壁と固定コア２４２の他端との間には、コア収容空間２４６が区画され、コア収容空間２４６には可動コア２４８が配置されている。可動コア２４８は、スリーブ２４４によって摺動自在に支持され、ソレノイドハウジング２４０の軸線方向に往復動可能である。
【００４０】
弁体２１０の他端には、固定コア２４２内を延びるソレノイドロッド２５０の一端が当接し、ソレノイドロッド２５０の他端部は、可動コア２４８と一体に固定されている。従って、弁体２１０は、可動コア２４８に連動して閉弁方向に移動する。可動コア２４８とスリーブ２４４の底壁との間には、圧縮コイルばね２５２が配置され、圧縮コイルばね２５２は、可動コア２４８及びソレノイドロッド２５０を介して弁体２１０を閉弁方向に常時付勢する。
【００４１】
スリーブ２４４の周囲には、ボビン２５３に巻回された状態で円筒形のコイル（ソレノイドコイル）２５４が配置され、ボビン２５３及びコイル２５４は、一体に成型された樹脂部材２５５によって囲まれている。ソレノイドハウジング２４０、固定コア２４２及び可動コア２４８はいずれも磁性材料で形成されて磁気回路を構成し、一方、スリーブ２４４は非磁性のステンレス系材料で形成されている。
【００４２】
ここで、固定コア２４２の先端部の根元には、径方向孔２５６が形成され、弁ハウジング２０２には、径方向孔２５６と感圧室２１４とを連通する連通孔２５８が形成されている。また、固定コア２４２の中央部及び他端部の内径は、弁体２１０及びソレノイドロッド２５０の外径よりも大きく、感圧室２１４とコア収容空間２４６との間は、固定コア２４２の中央部及び他端部の内側、径方向孔２５６及び連通孔２５８を介して連通している。
【００４３】
従って、弁体２１０の一端面には、クランク室１０５の圧力（クランク圧力Ｐｃ）が開弁方向の力として作用し、一方、弁体２１０の他端面には吸入室１４０の圧力（吸入圧力Ｐｓ）が閉弁方向の力として作用する。
容量制御弁のソレノイド２５４には、エアコン制御装置（Ａ／Ｃ制御装置）３２が電気的に接続され、エアコン制御装置３２は、ソレノイド２５４に供給される駆動電流Ｉの電流量を調整することによって、圧縮機１００の吐出容量を調整する。エアコン制御装置３２は、例えば、ＥＣＵ（電子制御装置）等の電気回路によって構成することができる。
【００４４】
容量制御弁２００を採用した場合、吐出容量の制御方式としては、圧縮機１００が吸入する冷媒の圧力（吸入圧力）Ｐｓを制御するＰｓ制御方式が採用される。なお、容量制御弁の種類に応じて、圧縮機１００が吐出する冷媒の圧力（吐出圧力）と吸入圧力との差（Ｐｄ−Ｐｓ差圧）を制御する差圧制御方式を採用することもできる。
図４は、容量制御弁２００に供給される駆動電流Ｉと吸入圧力Ｐｓとの関係を示している。Ｐｓ制御方式では、種々の情報から吸入圧力Ｐｓの目標値Ｐｓｓが設定され、目標値Ｐｓｓに対応する大きさの駆動電流Ｉがソレノイド２５４に供給される。これにより、容量制御弁２００の開度は、吸入圧力Ｐｓが目標値Ｐｓｓに近付くように設定される。この一方で、吸入圧力Ｐｓを検知する感圧器２２８が、吸入圧力Ｐｓに応じて伸長して開度を微調整し、吸入圧力Ｐｓの変動を補償する。
【００４５】
再び図１を参照すると、凝縮器２４の近傍にはコンデンサファン３３が配置され、車両の走行による車両前方からの風、コンデンサファン３３からの風、又は、これらの両方によって、凝縮器２４を通過する冷媒は冷却される。
膨張弁２６は自身を通過する冷媒を膨張させる。膨張弁２６は、例えば電子式膨張弁である。膨張弁２６の開度は可変であり、エアコン制御装置３２によって調整される。
【００４６】
蒸発器２８は、空調ユニットハウジング３４内に配置され、空調ユニットハウジング３４内には、ブロワファン３６及びヒータコア（図示せず）も配置されている。また、空調ユニットハウジング３４の入口には、内外気切換ダンパ３８が配置され、空調ユニットハウジング３４の出口には、吹出口切換ダンパ（図示せず）が配置されている。
蒸発器２８を通過する冷媒は、ブロワファン３６からの風によって加熱され、蒸発する。この一方で、ブロワファン３６からの風は、蒸発器２８によって冷却されて冷風になり、この冷風が車室１０内に吹き出すことで、車室１０が冷房される。
【００４７】
また、冷凍サイクルシステム１２は、種々の情報を検知するセンサ群として、外気温度センサ４２、蒸発器出口空気温度センサ４４、コンデンサファン電圧センサ４５、蒸発器入口冷媒温度センサ４６、及び、蒸発器出口冷媒温度センサ４８を有する。これら外気温度センサ４２、蒸発器出口空気温度センサ４４、コンデンサファン電圧センサ４５、蒸発器入口冷媒温度センサ４６、及び、蒸発器出口冷媒温度センサ４８は、それぞれエアコン制御装置３２と電気的に接続されている。
【００４８】
一方、車両全体の動作を制御する車両制御システムは、車両制御装置（エンジン制御装置）５０を備え、車両制御装置５０も、ＥＣＵ等の電子回路によって構成することができる。車両制御装置５０は、主に、車室１０に配置されたアクセルペダル５２、図示しないブレーキペダル、及び、シフトレバー等を介した乗員による入力に基づいて、エンジン２９を適当に制御する。
【００４９】
車両制御システムは、好ましくは、アクセル開度センサ５４を備え、アクセル開度センサ５４は、乗員によるアクセルペダル５２の踏み込み量を検知する。
図５は、上述した容量制御弁のソレノイド２５４、エアコン制御装置３２、車両制御装置５０及びセンサ群の間における、信号の入出力を示している。
車両制御装置５０には、アクセル開度センサ５４によって検知された、アクセルペダル５２の踏み込み量が入力される。そして、車両制御装置５０は、アクセルペダル５２の踏み込み量及びその変化に基づいて、エンジン２９に供給される燃料の量（空燃比）及び点火時期等を適切に制御する。
【００５０】
具体的には、車両制御装置５０は、踏み込み量が増大方向に大きく変化したとき、乗員が加速を指示していると判断し、その指示の程度に応じて、燃料の量を増やすとともに点火時期を進角させる。逆に、踏み込み量が減少方向に大きく変化したとき、乗員が減速を指示していると判断し、その指示の程度に応じて、燃料の量を減らすとともに点火時期を遅角させる。
【００５１】
一方、車両制御装置５０は、車速及びエンジン２９の回転速度の信号を出力し、これらの信号は、エアコン制御装置３２に入力される。
また、エアコン制御装置３２には、操作パネルを介して、車室１０の設定温度等が入力されるとともに、外気温度センサ４２、蒸発器出口空気温度センサ４４、及び、コンデンサファン電圧センサ４５によってそれぞれ検知された、外気温度、蒸発器出口空気温度、及び、コンデンサファン電圧が入力される。これらの入力された情報に基づいて、エアコン制御装置３２は、容量制御弁のソレノイド２５４に供給される駆動電流の目標値を設定し、この目標値に実際の値が近付くように駆動電流を調整する。これにより、可変容量圧縮機１００の吐出容量が所定の値に調整される。
【００５２】
一方、エアコン制御装置３２には、蒸発器入口冷媒温度センサ４６、及び、蒸発器出口冷媒温度センサ４８によってそれぞれ検知された蒸発器入口冷媒温度及び蒸発器出口冷媒温度が入力され、エアコン制御装置３２は、これらの入力された情報に基づいて、蒸発器２８の出口での冷媒の過熱度を検知する。そして通常、エアコン制御装置３２は、検知した過熱度が所定の値になるように、膨張弁２６の開度を調整する。所定の値は、予め決定することが可能であり、例えば冷凍サイクルの成績係数が最大になるように決定される。
【００５３】
なお、膨張弁２６の開度調整は、例えば、膨張弁２６のソレノイドに供給される制御電流を調整することにより実施可能であり、例えば、制御電流のパルス幅を変調するＰＷＭ制御によって調整することができる。
更に、エアコン制御装置３２にも、アクセル開度センサ５４によって検知された、アクセルペダル５２の踏み込み量が連続的若しくは間欠的に入力される。エアコン制御装置３２は、入力されたアクセルペダル５２の踏み込み量の変化に基づいて、エンジン２９の回転速度の変化、換言すれば、圧縮機１００の回転速度の変化を、それが実際に変化するよりも前に検知する。
【００５４】
そして、予知した圧縮機１００の回転速度の変化量（回転加速度）が、予め設定された閾値を超えたとき、エアコン制御装置３２は、予知した圧縮機１００の回転速度の変化が始まるよりも前に、回転速度の変化方向及び変化量に対応して、循環路１４における冷媒の流量（循環量）が変化するように膨張弁２６の開度を変更する。
具体的には、エアコン制御装置３２は、圧縮機１００の回転速度の変化量が上限閾値を超えて上昇すると予知したときには、循環量が少なくなるように膨張弁２６の開度を縮小方向に変更し、エンジン２９の回転速度の変化量が下限閾値を超えて下降すると予知したときには、循環量が増えるように膨張弁２６の開度を増大方向に変更する。
【００５５】
そして、エアコン制御装置３２は、所定期間だけ膨張弁２６の開度を変更した後、再び、入力された情報に基づいて演算された過熱度が所定の値になるよう膨張弁２６の開度を調整する。
上述したエアコン制御装置３２は、圧縮機１００の回転速度の変化の予知、予知した結果と閾値との比較、並びに、比較結果に基づいた圧縮機１００の回転速度変化前の膨張弁２６の開度変更を行うようプログラムすることにより、構成することができる。
【００５６】
かくして上述した車両用空調システムによれば、エンジン２９の回転速度の変化が開始するよりも前に、膨張弁２６の開度を変更することで、循環路１４における作動流体の流量（循環量）が調整される。つまり、回転速度の増減に対応して冷媒の流量が適当に調整される。これにより、圧縮機１００の駆動トルクのオーバーシュートが防止される。この結果として、車両用空調システムの動作が安定になり、車両のドライバビリティ、燃費及び車室１０の快適性が向上する。
【００５７】
また、上述した車両用空調システムによれば、膨張弁２６の開度調整によって冷媒の循環量が変更されると、容量制御弁２００の感圧器２２８が吸入圧力Ｐｓの変化を検知し、容量制御弁２００の開度を変更する。この結果として、特にエアコン制御装置３２が駆動電流を変更しなくても、圧縮機１００の駆動トルクのオーバーシュートが的確に防止される。
【００５８】
本発明は、上述した一実施形態に限定されることはなく、種々の変形が可能である。
例えば、一実施形態では、圧縮機１００の回転速度の上昇及び下降が予知されたときに、膨張弁２６の開度をそれぞれ減少及び増大させたが、少なくとも圧縮機１００の回転速度の上昇が閾値を超えると予知された場合に、膨張弁２６の開度を減少させればよい。また、構成を簡単にするために、膨張弁２６の開度を減少させるときに、いつでも、０ではない最小の開度にしてもよい。
【００５９】
一実施形態では、予知された圧縮機１００の回転速度の変化の開始時期よりも前に膨張弁２６の開度が変更されたけれども、好ましくは、開始時期から起算して容量制御弁２００の応答時間τが経過するよりも前に、膨張弁２６の開度が変更される。応答時間τとは、容量制御弁２００に供給される駆動電流を変更してから圧縮機１００の吐出容量が変化するまでに要する時間である。
【００６０】
この好ましい態様によれば、予知された可変容量圧縮機１００の回転速度の変化が閾値を超えたとき、可変容量圧縮機１００の吐出容量が変更される前に、必ず膨張弁２６の開度が調整される。すなわち、可変容量圧縮機１００の吐出容量の制御に優先して、膨張弁２６の開度が制御される。膨張弁２６の開度を変更してから冷媒の循環量が変化するまでに要する時間は、容量制御弁２００の応答時間τよりも短いため、膨張弁２６の開度の制御を優先させることで、冷媒の循環量が時宜を得て的確に調整され、車両用空調システムの動作が一層安定になる。
【００６１】
一実施形態では、アクセルペダル５２の踏み込み量（アクセル開度）に基づいて、圧縮機１００の回転速度の変化量を予知したけれども、アクセルペダル５２の踏み込み量、踏み込み量の変化量、及び、踏み込み速度のうち１つ以上に基づいて、圧縮機１００の回転速度の変化を予知してもよい。この場合、アクセル開度センサ５４によって踏み込み量及び踏み込み速度を検知するようにすればよい。
【００６２】
また、エンジン２９又は圧縮機１００の回転速度が変化するよりも前に、膨張弁２６の開度を変更することが可能であれば、他の手段によって圧縮機１００の回転速度の変化を予知してもよい。則ち、車両用空調システムは、圧縮機１００の回転速度の予知手段（回路）を有していればよい。
【符号の説明】
【００６３】
２６ 膨張弁
３２ エアコン制御装置（容量制御手段、開度制御手段、回転速度変化予知手段）
１００ 可変容量圧縮機
２００ 容量制御弁
２２８ 感圧器
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調システムは、冷凍サイクルを実行するシステム（冷凍サイクルシステム）を有する。冷凍サイクルシステムは、作動流体としての冷媒が循環する循環路を有し、循環路には、圧縮機、放熱器（凝縮器）、膨張器（膨張弁）及び蒸発器が順次介挿される。
圧縮機の動力（駆動トルク）は、エンジンからベルトを介して伝達される。このため、車両の制御という観点からみれば、圧縮機は負荷となり、特に外気温度が高いときに、加速性能を含む車両のドライバビリティや、燃費に影響を及ぼす。
【０００３】
一方、車両用空調システムの制御という観点からみれば、エンジンの回転速度の変化は、圧縮機の回転速度の変化をもたらし、冷凍サイクルを不安定にし、車室温度のばらつきをもたらす。
そこで、例えば特許文献１が開示する車両用空気調和装置においては、車両が加速状態であると判定された時に、コンプレッサがオフにされる。あるいは、コンプレッサが可変容量である場合、加速状態であると判定された時に、その容量が小にされる。これにより、車両加速時には加速が優先させられ、加速性能が確保されるものと考えられる。
【０００４】
ところで可変容量の圧縮機としては、例えば、ピストンタイプの外部制御式の可変容量圧縮機が広く利用されている。
この種の可変容量圧縮機には、容量制御弁が備え付けられ、容量制御弁に供給される駆動電流は、外部の制御装置によって制御される。制御装置は、冷凍サイクルシステムにおける吸入圧力、若しくは、所定の２点間の圧力差（例えば、吐出圧力と吸入圧力との圧力差）が目標値に近付くように駆動電流を調整する。駆動電流に応じて容量制御弁の開度が変化するのに伴い、圧縮機のクランク室の圧力が増減され、これによって吐出容量が変化する。
【０００５】
一方、特許文献２は、圧縮機の駆動トルクを演算する方法に特徴を有する冷凍サイクルの制御方法を開示している。この制御方法では、可変容量圧縮機の冷媒高圧側圧力と冷媒低圧側圧力との差圧を決める第１の電気信号と、電子膨張弁の冷媒流量を決める第２の電気信号とから、差圧及び冷媒流量が推定される。そして、推定したこれらの値及びエンジンの回転数から、圧縮機の駆動トルクが演算される。これにより、圧縮機の駆動トルクが正確に推定されると考えられている。
【０００６】
その上で、特許文献２の制御方法では、自動車の加速走行時に、圧縮機の駆動トルクが小さくなるように第１の電気信号及び第２の電気信号が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２６１２３３４号公報
【特許文献２】特開２００４−３４９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１が開示する車両用空気調和装置においては、車両が加速し始めてから、則ち、圧縮機の回転速度が上昇し始めてから、制御装置がコンプレッサをオフにするか又はその吐出容量を小さくする。このため、例えば、ＡＴ車における急加速時の自動シフトダウンなど、エンジン回転速度が急激に変化するような場合には、圧縮機の動力を迅速に低減することができない。特にピストンタイプの可変容量圧縮機を用いているときには、容量制御弁の駆動電流を変更してから、実際に吐出容量が変化するまでに時間差があることから、なおさら圧縮機の動力を迅速に低減することができない。
【０００９】
このように、圧縮機の吐出容量の変化がエンジンの回転速度変化に追い付かない場合、圧縮機の動力のオーバーシュートが発生する。このオーバーシュートは、車両のドライバビリティの悪化を招き、また、省燃費化のための細やかなエンジン制御に悪影響を及ぼす。
更に、圧縮機の吐出容量の変化がエンジンの回転速度変化に追い付かない場合、感温式の膨張弁を用いていれば、蒸発器の圧力低下により膨張弁の開度が変化し、冷凍サイクルシステム全体のバランスが変化する。この結果として、冷凍サイクルシステムが不安定になり、車室の快適性が損なわれる虞がある。
【００１０】
一方、特許文献２が開示する方法においても、車両が加速し始めてから、第１の電気信号及び第２の電気信号が制御される。このため、特許文献１の場合と同様に、エンジン回転速度が急激に変化するような場合には、圧縮機の動力を迅速に低減することができない。
また、第１の電気信号及び第２の電気信号を同時に制御した場合、特にピストンタイプの可変容量圧縮機を用いているときには、容量制御弁の駆動電流を変更してから、実際に吐出容量が変化するまでに時間差があることから、制御が不安定になり、冷媒循環量及び差圧が目標値に収束しない、いわゆるハンチング現象が生じてしまう。
【００１１】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、可変容量圧縮機の回転速度が変化したときに、圧縮機の駆動トルクのオーバーシュートが防止されて安定に動作し、この結果として、車両のドライバビリティ、燃費及び車室の快適性の向上をもたらす車両用空調システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するべく、本発明の一態様によれば、車両に設けられた冷媒が循環する循環路に順次介挿された、可変容量圧縮機、放熱器、開度を外部から制御可能な膨張弁及び蒸発器と、前記可変容量圧縮機の吐出容量を調整するための容量制御弁と、前記容量制御弁に供給する駆動電流を調整して前記容量制御弁の開度を調整し、これにより前記可変容量圧縮機の吐出容量を制御する容量制御手段と、前記膨張弁の開度を調整する開度制御手段と、前記可変容量圧縮機の回転速度の変化を予知する回転速度変化予知手段とを備え、前記可変容量圧縮機は、前記車両のエンジンの動力によって作動させられ、前記開度制御手段は、前記回転速度変化予知手段によって予知された前記可変容量圧縮機の回転速度の変化が閾値を超えたとき、予知された前記可変容量圧縮機の回転速度の変化が始まるよりも前に、予知された回転速度の変化方向に対応して前記膨張弁の開度を変更することを特徴とする車両用空調システムが提供される（請求項１）。
【００１３】
好ましくは、前記容量制御手段が前記駆動電流を変更してから前記可変容量圧縮機の吐出容量が変化するまでに要する時間を応答時間としたとき、前記開度制御手段は、前記閾値を超える前記可変容量圧縮機の回転速度の変化を前記回転速度変化予知手段が予知したときから起算して前記応答時間が経過するまでの間に、前記膨張弁の開度を変更する（請求項２）。
【００１４】
好ましくは、前記容量制御手段は、前記圧縮機に吸入される前記作動流体の吸入圧力の目標値に対応して定まる値に等しくなるよう、前記駆動電流を調整し、前記容量制御弁は、前記吸入圧力を検知して、前記吸入圧力が前記目標値に近付くように前記容量制御弁の開度を調整する感圧器を有する（請求項３）。
好ましくは、回転速度変化予知手段は、車両のアクセル開度及びアクセル開度の変化量のうち少なくとも一方に基づいて、前記可変容量圧縮機の回転速度の変化を予知する（請求項４）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１の車両用空調システムによれば、可変容量圧縮機の回転速度の変化が開始するよりも前に、膨張弁の開度を変更することで、循環路における作動流体の流量（循環量）が調整される。つまり、回転速度の増減に対応して作動流体の流量が適当に調整される。これにより、圧縮機の駆動トルクのオーバーシュートが防止される。この結果として、車両用空調システムの動作が安定になり、車両のドライバビリティ、燃費及び車室の快適性が向上する。
【００１６】
請求項２の車両用空調システムによれば、予知された可変容量圧縮機の回転速度の変化が閾値を超えたとき、可変容量圧縮機の吐出容量が変更される前に、必ず膨張弁の開度が調整される。すなわち、可変容量圧縮機の吐出容量の制御に優先して、膨張弁の開度が制御される。膨張弁の開度を変更してから作動流体の循環量が変化するまでに要する時間は、可変容量圧縮機の吐出容量の応答時間よりも短いため、膨張弁の開度の制御を優先させることで、作動流体の循環量が時宜を得て的確に調整され、車両用空調システムの動作が一層安定になる。
【００１７】
請求項３の車両用空調システムによれば、膨張弁の開度調整によって作動流体の循環量が変更されると、感圧器が吸入圧力の変化を検知し、容量制御弁の開度を変更する。この結果として、特に容量制御手段が駆動電流を変更しなくても、圧縮機の駆動トルクのオーバーシュートが的確に防止される。
請求項４の車両用空調システムによれば、回転速度変化予知手段によって、回転速度の変化が確実に予知される。この結果として、圧縮機の駆動トルクのオーバーシュートが確実に防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の車両用空調システムが適用された車両の概略構成を示す図である。
【図２】図１の車両用空調システムに適用された冷凍サイクルシステムの概略構成を、圧縮機の縦断面とともに示す図である。
【図３】図２の圧縮機における容量制御弁の接続状態を、容量制御弁の断面とともに示す図である。
【図４】図１の車両用空調システムにおける、容量制御弁の駆動電流と吸入圧力との関係を示すグラフである。
【図５】図１の車両における信号の入出力関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、第１実施形態の車両用空調システムを適用した車両の概略を示し、この車両用空調システムによれば車室１０内を所望の設定温度にて冷房可能である。
車両用空調システムは冷凍サイクルを実行する冷凍サイクルシステム１２を備え、冷凍サイクルシステム１２は、作動流体としての冷媒を循環させる循環路１４を有する。
循環路１４は、エンジンルーム１６から隔壁１７を貫通して機器スペース１８に渡っている。機器スペース１８は、車室１０の前方部分にインストルメントパネル２０により区画されている。エンジンルーム１６内を延びる循環路１４の部分には、圧縮機１００、放熱器（凝縮器）２４、レシーバ・ドライヤ２５及び膨張弁２６が、冷媒が流れる方向にて順次介挿される。機器スペース１８内を延びる循環路１４の部分には、蒸発器２８が介挿されている。なお、レシーバ・ドライヤ２５は省略してもよい。
【００２０】
圧縮機１００は、エンジン２９と機械的に連結され、エンジン２９から供給される動力によって作動させられる。圧縮機１００は、好ましくはピストンタイプ（往復動式）の可変容量圧縮機であり、図２に示したように、容量制御弁２００を内蔵している。
より詳しくは、圧縮機１００は、例えば斜板式のクラッチレス圧縮機である。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（クランクケース）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。
【００２１】
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内に配置された環形状の斜板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。
【００２２】
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が装着されている。斜板１０７を挟んで反対側の駆動軸１０６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。
【００２３】
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の外端は、動力伝達装置としてのプーリ１１２に連結されている。プーリ１１２は、ボール軸受１１３を介してボス部１０２ａによって回転自在に支持され、外部駆動源としてのエンジン２９のプーリとの間にベルト１１５が架け回される。
ボス部１０２ａの内側には軸封装置１１６が配置され、軸封装置１１６は、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２９からの動力がプーリ１１２に伝達され、プーリ１１２の回転と同期して回転可能である。
【００２４】
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。
【００２５】
リアハウジング１０４の内部には、吸入室１４０及び吐出室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と連通可能である。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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１７０が配置されている。逆止弁１７０は、吐出通路１５６側の圧力とマフラ空間１５４側の圧力との圧力差に応じて開閉する。具体的には、圧力差が所定値より小さい場合閉作動し、圧力差が所定値より大きい場合開作動する。
【００２８】
したがって吐出室１４２は、吐出通路１５６、マフラ空間１５４及び吐出ポート１５２ａを介して循環路１４の往路部分と連通可能であり、マフラ空間１５４は逆止弁１７０によって断続される。一方、吸入室１４０は、リアハウジング１０４に形成された吸入ポート１０４ａを介して循環路１４の復路部分と連通している。
リアハウジング１０４には、容量制御弁（電磁制御弁）２００が収容され、容量制御弁２００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。
【００２９】
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２００に接続されている。
【００３０】
容量制御弁２００は、図３に示すように、弁ユニットとソレノイドユニットとからなる。弁ユニットは、略円筒形状の弁ハウジング２０２を有し、弁ハウジング２０２の内部には弁孔２０４が形成されている。弁孔２０４は、弁ハウジング２０２の軸線方向に延び、弁孔２０４の一端は出口ポート２０６に繋がっている。出口ポート２０６は、弁ハウジング２０２を径方向に貫通しており、弁孔２０４は出口ポート２０６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。
【００３１】
弁ハウジング２０２のソレノイドユニット側には弁室２０８が区画され、弁孔２０４の他端は弁室２０８の端壁にて開口している。弁室２０８内には、略円柱形状の弁体２１０が収容され、弁体２１０は、弁室２０８内を弁ハウジング２０２の軸線方向に移動可能である。弁体２１０の一端が弁室２０８の端壁に当接することにより、弁体２１０は弁孔２０４を閉塞可能であり、弁室２０８の端壁は弁座として機能する。
【００３２】
また、弁ハウジング２０２には入口ポート２１２が形成され、入口ポート２１２も弁ハウジング２０２を径方向に貫通している。入口ポート２１２は、給気通路１６０の上流側部分を介して吐出室１４２と連通している。入口ポート２１２は、弁室２０８の周壁にて開口しており、入口ポート２１２、弁室２０８、弁孔２０４及び出口ポート２０６を通じて、吐出室１４２とクランク室１０５とは連通可能となっている。
【００３３】
更に、弁ハウジング２０２には、ソレノイドユニットと反対側に感圧室２１４が区画され、感圧室２１４の周壁には感圧ポート２１６が形成されている。感圧ポート２１６及び感圧通路１６６を通じて、感圧室２１４は吸入室１４０と連通している。また、感圧室２１４と弁孔２０４との間には軸方向孔２１８が設けられ、軸方向孔２１８は、弁孔２０４と同軸上を延びている。
【００３４】
弁体２１０の他端には、感圧ロッド２２０が一体且つ同軸に連結されている。感圧ロッド２２０は、弁孔２０４及び軸方向孔２１８内を延び、感圧ロッド２２０の先端部は、感圧室２１４内に突出している。感圧ロッド２２０は先端側に大径部を有しており、感圧ロッド２２０の大径部は、軸方向孔２１８の内周面によって摺動可能に支持されている。従って、感圧ロッド２２０の大径部によって、感圧室２１４と弁孔２０４との間の気密性が確保されている。
【００３５】
感圧室２１４の端壁は、弁ハウジング２０２の端部に圧入されたキャップ２２２により形成され、キャップ２２２は段付きの有底円筒状をなす。キャップ２２２の小径部には、支持部材２２４の筒部が摺動自在に嵌合され、キャップ２２２の底壁と支持部材２２４との間には強制開放ばね２２６が配置されている。
感圧室２１４内には感圧器２２８が収容され、感圧器２２８の一端が支持部材２２４に固定されている。従って、キャップ２２２は、支持部材２２４を介して感圧器２２８を支持している。
【００３６】
感圧器２２８はベローズ２３０を有し、ベローズ２３０は、弁ハウジング２０２の軸線方向に伸縮可能である。ベローズ２３０の両端はキャップ２３２，２３４によって気密に閉塞され、ベローズ２３０の内部は、真空状態（減圧状態）に保たれている。また、ベローズ２３０の内部には、圧縮コイルばね２３６が配置され、圧縮コイルばね２３６は、ベローズ２３０が伸長するように、キャップ２３２，２３４を相互に離間する方向に付勢している。
【００３７】
感圧器２２８のキャップ２３４は、アダプタ２３８を介して感圧ロッド２２０に当接可能であり、感圧室２１４内の圧力が低下して感圧器２２８が伸長した場合、感圧ロッド２２０を介して弁体２１０が開弁方向に付勢される。
なお、弁ハウジング２０２に対するキャップ２２２の圧入量は、容量制御弁２００が所定の動作をするように調整される。
【００３８】
一方、ソレノイドユニットは、弁ハウジング２０２に同軸的に連結された略円筒形状のソレノイドハウジング２４０を有し、ソレノイドハウジング２４０内には、略円筒形状の固定コア２４２が同心上に配置されている。固定コア２４２の一端部は、弁ハウジング２０２の端部に嵌合して弁室２０８を区画するとともに、弁体２１０を摺動自在に支持している。
【００３９】
固定コア２４２の中央部から他端部に亘る部分には、有底のスリーブ２４４が嵌合されている。スリーブ２４４の底壁と固定コア２４２の他端との間には、コア収容空間２４６が区画され、コア収容空間２４６には可動コア２４８が配置されている。可動コア２４８は、スリーブ２４４によって摺動自在に支持され、ソレノイドハウジング２４０の軸線方向に往復動可能である。
【００４０】
弁体２１０の他端には、固定コア２４２内を延びるソレノイドロッド２５０の一端が当接し、ソレノイドロッド２５０の他端部は、可動コア２４８と一体に固定されている。従って、弁体２１０は、可動コア２４８に連動して閉弁方向に移動する。可動コア２４８とスリーブ２４４の底壁との間には、圧縮コイルばね２５２が配置され、圧縮コイルばね２５２は、可動コア２４８及びソレノイドロッド２５０を介して弁体２１０を閉弁方向に常時付勢する。
【００４１】
スリーブ２４４の周囲には、ボビン２５３に巻回された状態で円筒形のコイル（ソレノイドコイル）２５４が配置され、ボビン２５３及びコイル２５４は、一体に成型された樹脂部材２５５によって囲まれている。ソレノイドハウジング２４０、固定コア２４２及び可動コア２４８はいずれも磁性材料で形成されて磁気回路を構成し、一方、スリーブ２４４は非磁性のステンレス系材料で形成されている。
【００４２】
ここで、固定コア２４２の先端部の根元には、径方向孔２５６が形成され、弁ハウジング２０２には、径方向孔２５６と感圧室２１４とを連通する連通孔２５８が形成されている。また、固定コア２４２の中央部及び他端部の内径は、弁体２１０及びソレノイドロッド２５０の外径よりも大きく、感圧室２１４とコア収容空間２４６との間は、固定コア２４２の中央部及び他端部の内側、径方向孔２５６及び連通孔２５８を介して連通している。
【００４３】
従って、弁体２１０の一端面には、クランク室１０５の圧力（クランク圧力Ｐｃ）が開弁方向の力として作用し、一方、弁体２１０の他端面には吸入室１４０の圧力（吸入圧力Ｐｓ）が閉弁方向の力として作用する。
容量制御弁のソレノイド２５４には、エアコン制御装置（Ａ／Ｃ制御装置）３２が電気的に接続され、エアコン制御装置３２は、ソレノイド２５４に供給される駆動電流Ｉの電流量を調整することによって、圧縮機１００の吐出容量を調整する。エアコン制御装置３２は、例えば、ＥＣＵ（電子制御装置）等の電気回路によって構成することができる。
【００４４】
容量制御弁２００を採用した場合、吐出容量の制御方式としては、圧縮機１００が吸入する冷媒の圧力（吸入圧力）Ｐｓを制御するＰｓ制御方式が採用される。なお、容量制御弁の種類に応じて、圧縮機１００が吐出する冷媒の圧力（吐出圧力）と吸入圧力との差（Ｐｄ−Ｐｓ差圧）を制御する差圧制御方式を採用することもできる。
図４は、容量制御弁２００に供給される駆動電流Ｉと吸入圧力Ｐｓとの関係を示している。Ｐｓ制御方式では、種々の情報から吸入圧力Ｐｓの目標値Ｐｓｓが設定され、目標値Ｐｓｓに対応する大きさの駆動電流Ｉがソレノイド２５４に供給される。これにより、容量制御弁２００の開度は、吸入圧力Ｐｓが目標値Ｐｓｓに近付くように設定される。この一方で、吸入圧力Ｐｓを検知する感圧器２２８が、吸入圧力Ｐｓに応じて伸長して開度を微調整し、吸入圧力Ｐｓの変動を補償する。
【００４５】
再び図１を参照すると、凝縮器２４の近傍にはコンデンサファン３３が配置され、車両の走行による車両前方からの風、コンデンサファン３３からの風、又は、これらの両方によって、凝縮器２４を通過する冷媒は冷却される。
膨張弁２６は自身を通過する冷媒を膨張させる。膨張弁２６は、例えば電子式膨張弁である。膨張弁２６の開度は可変であり、エアコン制御装置３２によって調整される。
【００４６】
蒸発器２８は、空調ユニットハウジング３４内に配置され、空調ユニットハウジング３４内には、ブロワファン３６及びヒータコア（図示せず）も配置されている。また、空調ユニットハウジング３４の入口には、内外気切換ダンパ３８が配置され、空調ユニットハウジング３４の出口には、吹出口切換ダンパ（図示せず）が配置されている。
蒸発器２８を通過する冷媒は、ブロワファン３６からの風によって加熱され、蒸発する。この一方で、ブロワファン３６からの風は、蒸発器２８によって冷却されて冷風になり、この冷風が車室１０内に吹き出すことで、車室１０が冷房される。
【００４７】
また、冷凍サイクルシステム１２は、種々の情報を検知するセンサ群として、外気温度センサ４２、蒸発器出口空気温度センサ４４、コンデンサファン電圧センサ４５、蒸発器入口冷媒温度センサ４６、及び、蒸発器出口冷媒温度センサ４８を有する。これら外気温度センサ４２、蒸発器出口空気温度センサ４４、コンデンサファン電圧センサ４５、蒸発器入口冷媒温度センサ４６、及び、蒸発器出口冷媒温度センサ４８は、それぞれエアコン制御装置３２と電気的に接続されている。
【００４８】
一方、車両全体の動作を制御する車両制御システムは、車両制御装置（エンジン制御装置）５０を備え、車両制御装置５０も、ＥＣＵ等の電子回路によって構成することができる。車両制御装置５０は、主に、車室１０に配置されたアクセルペダル５２、図示しないブレーキペダル、及び、シフトレバー等を介した乗員による入力に基づいて、エンジン２９を適当に制御する。
【００４９】
車両制御システムは、好ましくは、アクセル開度センサ５４を備え、アクセル開度センサ５４は、乗員によるアクセルペダル５２の踏み込み量を検知する。
図５は、上述した容量制御弁のソレノイド２５４、エアコン制御装置３２、車両制御装置５０及びセンサ群の間における、信号の入出力を示している。
車両制御装置５０には、アクセル開度センサ５４によって検知された、アクセルペダル５２の踏み込み量が入力される。そして、車両制御装置５０は、アクセルペダル５２の踏み込み量及びその変化に基づいて、エンジン２９に供給される燃料の量（空燃比）及び点火時期等を適切に制御する。
【００５０】
具体的には、車両制御装置５０は、踏み込み量が増大方向に大きく変化したとき、乗員が加速を指示していると判断し、その指示の程度に応じて、燃料の量を増やすとともに点火時期を進角させる。逆に、踏み込み量が減少方向に大きく変化したとき、乗員が減速を指示していると判断し、その指示の程度に応じて、燃料の量を減らすとともに点火時期を遅角させる。
【００５１】
一方、車両制御装置５０は、車速及びエンジン２９の回転速度の信号を出力し、これらの信号は、エアコン制御装置３２に入力される。
また、エアコン制御装置３２には、操作パネルを介して、車室１０の設定温度等が入力されるとともに、外気温度センサ４２、蒸発器出口空気温度センサ４４、及び、コンデンサファン電圧センサ４５によってそれぞれ検知された、外気温度、蒸発器出口空気温度、及び、コンデンサファン電圧が入力される。これらの入力された情報に基づいて、エアコン制御装置３２は、容量制御弁のソレノイド２５４に供給される駆動電流の目標値を設定し、この目標値に実際の値が近付くように駆動電流を調整する。これにより、可変容量圧縮機１００の吐出容量が所定の値に調整される。
【００５２】
一方、エアコン制御装置３２には、蒸発器入口冷媒温度センサ４６、及び、蒸発器出口冷媒温度センサ４８によってそれぞれ検知された蒸発器入口冷媒温度及び蒸発器出口冷媒温度が入力され、エアコン制御装置３２は、これらの入力された情報に基づいて、蒸発器２８の出口での冷媒の過熱度を検知する。そして通常、エアコン制御装置３２は、検知した過熱度が所定の値になるように、膨張弁２６の開度を調整する。所定の値は、予め決定することが可能であり、例えば冷凍サイクルの成績係数が最大になるように決定される。
【００５３】
なお、膨張弁２６の開度調整は、例えば、膨張弁２６のソレノイドに供給される制御電流を調整することにより実施可能であり、例えば、制御電流のパルス幅を変調するＰＷＭ制御によって調整することができる。
更に、エアコン制御装置３２にも、アクセル開度センサ５４によって検知された、アクセルペダル５２の踏み込み量が連続的若しくは間欠的に入力される。エアコン制御装置３２は、入力されたアクセルペダル５２の踏み込み量の変化に基づいて、エンジン２９の回転速度の変化、換言すれば、圧縮機１００の回転速度の変化を、それが実際に変化するよりも前に検知する。
【００５４】
そして、予知した圧縮機１００の回転速度の変化量（回転加速度）が、予め設定された閾値を超えたとき、エアコン制御装置３２は、予知した圧縮機１００の回転速度の変化が始まるよりも前に、回転速度の変化方向及び変化量に対応して、循環路１４における冷媒の流量（循環量）が変化するように膨張弁２６の開度を変更する。
具体的には、エアコン制御装置３２は、圧縮機１００の回転速度の変化量が上限閾値を超えて上昇すると予知したときには、循環量が少なくなるように膨張弁２６の開度を縮小方向に変更し、エンジン２９の回転速度の変化量が下限閾値を超えて下降すると予知したときには、循環量が増えるように膨張弁２６の開度を増大方向に変更する。
【００５５】
そして、エアコン制御装置３２は、所定期間だけ膨張弁２６の開度を変更した後、再び、入力された情報に基づいて演算された過熱度が所定の値になるよう膨張弁２６の開度を調整する。
上述したエアコン制御装置３２は、圧縮機１００の回転速度の変化の予知、予知した結果と閾値との比較、並びに、比較結果に基づいた圧縮機１００の回転速度変化前の膨張弁２６の開度変更を行うようプログラムすることにより、構成することができる。
【００５６】
かくして上述した車両用空調システムによれば、エンジン２９の回転速度の変化が開始するよりも前に、膨張弁２６の開度を変更することで、循環路１４における作動流体の流量（循環量）が調整される。つまり、回転速度の増減に対応して冷媒の流量が適当に調整される。これにより、圧縮機１００の駆動トルクのオーバーシュートが防止される。この結果として、車両用空調システムの動作が安定になり、車両のドライバビリティ、燃費及び車室１０の快適性が向上する。
【００５７】
また、上述した車両用空調システムによれば、膨張弁２６の開度調整によって冷媒の循環量が変更されると、容量制御弁２００の感圧器２２８が吸入圧力Ｐｓの変化を検知し、容量制御弁２００の開度を変更する。この結果として、特にエアコン制御装置３２が駆動電流を変更しなくても、圧縮機１００の駆動トルクのオーバーシュートが的確に防止される。
【００５８】
本発明は、上述した一実施形態に限定されることはなく、種々の変形が可能である。
例えば、一実施形態では、圧縮機１００の回転速度の上昇及び下降が予知されたときに、膨張弁２６の開度をそれぞれ減少及び増大させたが、少なくとも圧縮機１００の回転速度の上昇が閾値を超えると予知された場合に、膨張弁２６の開度を減少させればよい。また、構成を簡単にするために、膨張弁２６の開度を減少させるときに、いつでも、０ではない最小の開度にしてもよい。
【００５９】
一実施形態では、予知された圧縮機１００の回転速度の変化の開始時期よりも前に膨張弁２６の開度が変更されたけれども、好ましくは、開始時期から起算して容量制御弁２００の応答時間τが経過するよりも前に、膨張弁２６の開度が変更される。応答時間τとは、容量制御弁２００に供給される駆動電流を変更してから圧縮機１００の吐出容量が変化するまでに要する時間である。
【００６０】
この好ましい態様によれば、予知された可変容量圧縮機１００の回転速度の変化が閾値を超えたとき、可変容量圧縮機１００の吐出容量が変更される前に、必ず膨張弁２６の開度が調整される。すなわち、可変容量圧縮機１００の吐出容量の制御に優先して、膨張弁２６の開度が制御される。膨張弁２６の開度を変更してから冷媒の循環量が変化するまでに要する時間は、容量制御弁２００の応答時間τよりも短いため、膨張弁２６の開度の制御を優先させることで、冷媒の循環量が時宜を得て的確に調整され、車両用空調システムの動作が一層安定になる。
【００６１】
一実施形態では、アクセルペダル５２の踏み込み量（アクセル開度）に基づいて、圧縮機１００の回転速度の変化量を予知したけれども、アクセルペダル５２の踏み込み量、踏み込み量の変化量、及び、踏み込み速度のうち１つ以上に基づいて、圧縮機１００の回転速度の変化を予知してもよい。この場合、アクセル開度センサ５４によって踏み込み量及び踏み込み速度を検知するようにすればよい。
【００６２】
また、エンジン２９又は圧縮機１００の回転速度が変化するよりも前に、膨張弁２６の開度を変更することが可能であれば、他の手段によって圧縮機１００の回転速度の変化を予知してもよい。則ち、車両用空調システムは、圧縮機１００の回転速度の予知手段（回路）を有していればよい。
【符号の説明】
【００６３】
２６ 膨張弁
３２ エアコン制御装置（容量制御手段、開度制御手段、回転速度変化予知手段）
１００ 可変容量圧縮機
２００ 容量制御弁
２２８ 感圧器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設けられた冷媒が循環する循環路に順次介挿された、可変容量圧縮機、放熱器、開度を外部から制御可能な膨張弁及び蒸発器と、
前記可変容量圧縮機の吐出容量を調整するための容量制御弁と、
前記容量制御弁に供給する駆動電流を調整して前記容量制御弁の開度を調整し、これにより前記可変容量圧縮機の吐出容量を制御する容量制御手段と、
前記膨張弁の開度を調整する開度制御手段と、
前記可変容量圧縮機の回転速度の変化を予知する回転速度変化予知手段と
を備え、
前記可変容量圧縮機は、前記車両のエンジンの動力によって作動させられ、
前記開度制御手段は、前記回転速度変化予知手段によって予知された前記可変容量圧縮機の回転速度の変化が閾値を超えたとき、予知された前記可変容量圧縮機の回転速度の変化が始まるよりも前に、予知された回転速度の変化方向に対応して前記膨張弁の開度を変更する
ことを特徴とする車両用空調システム。
【請求項２】
前記容量制御手段が前記駆動電流を変更してから前記可変容量圧縮機の吐出容量が変化するまでに要する時間を応答時間としたとき、
前記開度制御手段は、前記閾値を超える前記可変容量圧縮機の回転速度の変化を前記回転速度変化予知手段が予知したときから起算して前記応答時間が経過するまでの間に、前記膨張弁の開度を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調システム。
【請求項３】
前記容量制御手段は、前記圧縮機に吸入される前記作動流体の吸入圧力の目標値に対応して定まる値に等しくなるよう、前記駆動電流を調整し、
前記容量制御弁は、前記吸入圧力を検知して、前記吸入圧力が前記目標値に近付くように前記容量制御弁の開度を調整する感圧器を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調システム。
【請求項４】
前記回転速度変化予知手段は、車両のアクセル開度及びアクセル開度の変化量のうち少なくとも一方に基づいて、前記可変容量圧縮機の回転速度の変化を予知することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用空調システム。
【請求項１】
車両に設けられた冷媒が循環する循環路に順次介挿された、可変容量圧縮機、放熱器、開度を外部から制御可能な膨張弁及び蒸発器と、
前記可変容量圧縮機の吐出容量を調整するための容量制御弁と、
前記容量制御弁に供給する駆動電流を調整して前記容量制御弁の開度を調整し、これにより前記可変容量圧縮機の吐出容量を制御する容量制御手段と、
前記膨張弁の開度を調整する開度制御手段と、
前記可変容量圧縮機の回転速度の変化を予知する回転速度変化予知手段と
を備え、
前記可変容量圧縮機は、前記車両のエンジンの動力によって作動させられ、
前記開度制御手段は、前記回転速度変化予知手段によって予知された前記可変容量圧縮機の回転速度の変化が閾値を超えたとき、予知された前記可変容量圧縮機の回転速度の変化が始まるよりも前に、予知された回転速度の変化方向に対応して前記膨張弁の開度を変更する
ことを特徴とする車両用空調システム。
【請求項２】
前記容量制御手段が前記駆動電流を変更してから前記可変容量圧縮機の吐出容量が変化するまでに要する時間を応答時間としたとき、
前記開度制御手段は、前記閾値を超える前記可変容量圧縮機の回転速度の変化を前記回転速度変化予知手段が予知したときから起算して前記応答時間が経過するまでの間に、前記膨張弁の開度を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用空調システム。
【請求項３】
前記容量制御手段は、前記圧縮機に吸入される前記作動流体の吸入圧力の目標値に対応して定まる値に等しくなるよう、前記駆動電流を調整し、
前記容量制御弁は、前記吸入圧力を検知して、前記吸入圧力が前記目標値に近付くように前記容量制御弁の開度を調整する感圧器を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用空調システム。
【請求項４】
前記回転速度変化予知手段は、車両のアクセル開度及びアクセル開度の変化量のうち少なくとも一方に基づいて、前記可変容量圧縮機の回転速度の変化を予知することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の車両用空調システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１６３０２１（Ｐ２０１０−１６３０２１Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６４３４（Ｐ２００９−６４３４）
【出願日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【出願人】（０００００１８４５）サンデン株式会社 (1,791)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【出願人】（０００００１８４５）サンデン株式会社 (1,791)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]