JP2010038080A - 車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】斜板式圧縮機がクランク室内に大量の潤滑油を有しながらＯＦＦ運転継続中である場合における斜板式圧縮機の温度上昇を抑制可能としつつ、駆動軸が高速で回転される時における優れた摺動特性の発揮と、駆動軸が低速で回転される時における高い冷凍能力の発揮とを実現可能な車両用空調装置を提供する。
【解決手段】車両用空調装置は、クランク室２４内の潤滑油が多い領域と吸入室２０とを連通する排油通路６２と、駆動軸１６の回転数の増加によって排油通路６２等の開度を大きくする開閉弁７０とを有している。また、エアコンＥＣＵ１３は、容量検知手段１３ａによって吐出容量が最小であると検知され、かつ回転数検知手段１３ｂによって駆動軸１６の回転数が第１基準回転数Ｎｈを超えていると検知された時、吐出容量が最小でないようにソレノイド４８ａへの通電状態を設定時間Ｔｓの間変更する保護手段１３ｃを有している。
【選択図】図６

Description

本発明は車両用空調装置に関する。

電磁クラッチを介することなく、車両のエンジンによって駆動される圧縮機を備えた車両用空調装置が知られている。このような圧縮機はクラッチレス圧縮機といわれる。この車両用空調装置は、この圧縮機と、圧縮機と接続された凝縮器、膨張弁及び蒸発器と、少なくとも圧縮機を制御する制御装置とを備えている。

公知のクラッチレス圧縮機として、以下の構成の斜板式圧縮機が知られている。まず、フロントハウジング、シリンダブロック及びリヤハウジングによってハウジングが構成されており、このハウジングによって複数個のシリンダボア、吸入室、吐出室及びクランク室が形成されている。フロントハウジングには、一端がフロントハウジングから露出し、クランク室内に臨む駆動軸が回転可能に支承されている。クランク室内では、斜板が駆動軸に傾角変動可能に支持されている。各シリンダボア内にはそれぞれピストンが往復動可能に収納されている。斜板と各ピストンとの間には前後で対をなすシューが設けられており、各対のシューによって斜板の揺動運動を各ピストンの往復動に変換している。

また、この斜板式圧縮機は、クランク室内の圧力によって吐出容量を調整する容量制御機構が設けられている。この容量制御機構は、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路と、容量制御弁とを有している。容量制御機構がクランク室と吐出室とを連通する給気通路をさらに有する場合もある。容量制御弁は、ソレノイドを有し、ソレノイドに通電する電流を調整することにより、抽気通路の開度を調整したり、給気通路の開度を調整したりすることにより、クランク室内の圧力を変更することができるようになっている。これにより斜板の傾斜角が変化し、吐出容量が変化する。

この車両用空調装置は、斜板式圧縮機が車両のエンジンによって駆動されることにより、斜板式圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器及びこれらを接続する配管からなる冷凍回路で冷凍作用を行い、車室内の空調を行う。この間、斜板式圧縮機がクラッチレスであることから、乗員が空調装置のスイッチをＯＦＦすることにより車室内の空調が行われていない場合でも、エンジンが作動している限り、斜板式圧縮機は最小吐出容量で運転を継続する。すなわち、斜板式圧縮機はＯＦＦ運転を継続する。この場合、斜板式圧縮機は、斜板の傾斜角が最小であることから、冷凍回路に冷媒とともに潤滑油が含有された循環冷媒をほとんど循環させず、温度が上昇し易い。このため、斜板式圧縮機は軸封装置等の耐久性を損なう等の問題を引き起こすおそれがある。車両が高速で走行している場合には、特にこの傾向が大きい。なお、以下、斜板式圧縮機が最小吐出容量以外の吐出容量で運転を継続する場合をＯＮ運転という。

特許文献１には、この状態の圧縮機の温度上昇を抑制する制御装置が提案されている。この制御装置は、圧縮機が斜板式圧縮機であるか否かは明確ではないものの、容量制御弁のソレノイドへの通電状態により吐出容量を検知する容量検知手段と、ソレノイドの抵抗値から圧縮機の温度を検知する温度検知手段と、容量検知手段によって吐出容量が最小であると検知され、かつ温度検知手段によって圧縮機の温度が基準温度を超えていると検知された時、吐出容量が最小でないようにソレノイドへの通電状態を設定時間の間変更する保護手段とを有している。これによって圧縮機は、ＯＦＦ運転中に一時的にＯＮ運転を行ってある程度の量の循環冷媒を冷凍回路に循環させ、過度の温度上昇が抑制される。

特開２００３−１６６４７５号公報

しかし、特許文献１には、圧縮機の吐出容量が最小であり（ＯＦＦ運転中）、かつ圧縮機内部に潤滑油を含んだ冷媒がほとんど存在しない場合における保護制御に関する発明が開示されているに過ぎない。

この点、例えば、ワンボックスカー等、吹き出し口が後席にもあるような車両に用いられる空調装置（いわゆるデュアルエアコン）である場合には、冷凍回路内に封入される循環冷媒の量が多く、斜板式圧縮機のクランク室内に大量の潤滑油が存在する。このように潤滑油が斜板式圧縮機のクランク室に過剰に貯留されれば、斜板等によって潤滑油が攪拌されやすく、潤滑油がせん断によって発熱し易い。

上記特許文献１に記載の制御装置は、この潤滑油のせん断による発熱についての考察を欠いていることから、斜板式圧縮機がクランク室内に大量の潤滑油を有しながらＯＦＦ運転継続中である場合には、斜板式圧縮機の温度上昇を抑制することができず、潤滑油の粘性の低下によって、軸封装置等の耐久性が低下する懸念がある。

また、車両用空調装置においては、駆動軸が高速で回転されると、その潤滑油によってそれら摺動部位における摺動特性の向上が求められる。一方、駆動軸が低速で回転される際、斜板式圧縮機外の冷凍回路を流通する循環冷媒中の潤滑油の量を減らし、高い冷凍能力を発揮することも求められる。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、斜板式圧縮機がクランク室内に大量の潤滑油を有しながらＯＦＦ運転継続中である場合における斜板式圧縮機の温度上昇を抑制可能としつつ、駆動軸が高速で回転される時における優れた摺動特性の発揮と、駆動軸が低速で回転される時における高い冷凍能力の発揮とを実現可能な車両用空調装置を提供することを解決すべき課題としている。

発明者らの試験結果によれば、斜板式圧縮機のクランク室内には、潤滑油が多い領域と、潤滑油が少ない領域とが存在する。例えば、クランク室内の潤滑油の多い領域はクランク室の外周域であり、クランク室内の潤滑油の少ない領域はクランク室の内周域、つまりクランク室の壁面から離れた部分である。クランク室内では斜板等が駆動軸とともに回転し、潤滑油が遠心力によってクランク室の外周域に押しやられるからである。また、クランク室内におけるシリンダボアの周囲の面は潤滑油の多い領域である。本発明はこの確認に基づいて完成されたものである。

本発明の車両用空調装置は、車両のエンジンによって駆動されるクラッチレス圧縮機と、該クラッチレス圧縮機と接続された凝縮器、膨張弁及び蒸発器と、少なくとも該クラッチレス圧縮機を制御する制御装置とを備えた車両用空調装置において、
前記クラッチレス圧縮機は、シリンダボア、吸入室、吐出室及びクランク室を有するハウジングと、該ハウジングに回転可能に支承されつつ、該クランク室内に臨む駆動軸と、該クランク室内で該駆動軸に傾角変動可能に支持された斜板と、該シリンダボア内に往復動可能に収納されたピストンと、該斜板と該ピストンとの間に設けられ、該斜板の揺動運動を該ピストンの往復動に変換する運動変換機構と、該クランク室内の圧力によって吐出容量を調整する容量制御機構と、該クランク室内の潤滑油量を調整する貯油量調整機構とを備えた斜板式圧縮機であり、
前記容量制御機構は、前記クランク室内の潤滑油が少ない領域と前記吸入室とを連通する抽気通路と、ソレノイドを有し、該ソレノイドに通電する電流を調整することにより該クランク室内の圧力を変更可能な容量制御弁とを有し、
前記貯油量調整機構は、前記クランク室内の潤滑油が多い領域と前記吸入室とを連通する排油通路と、前記駆動軸の回転数の増加によって該排油通路の開度を大きくする開閉弁とを有し、
前記制御装置は、前記ソレノイドへの通電状態により前記吐出容量を検知する容量検知手段と、前記駆動軸の回転数を検知する回転数検知手段と、該容量検知手段によって該吐出容量が最小であると検知され、かつ該回転数検知手段によって該駆動軸の回転数が第１基準回転数を超えていると検知された時、該吐出容量が最小でないように該ソレノイドへの通電状態を設定時間の間変更する保護手段とを有していることを特徴とする（請求項１）。

本発明の車両用空調装置では、斜板式圧縮機の駆動軸が高速で回転されると、斜板の傾斜角にかかわらず、開閉弁が排油通路の開度を大きくする。つまり、斜板式圧縮機がＯＦＦ運転を継続しているか、ＯＮ運転を継続しているかにかかわらず、駆動軸が高速で回転されれば、開閉弁が排油通路の開度を大きくする。このため、クランク室内の多量に潤滑油を含む循環冷媒が吸入室まで移動するため、クランク室内の潤滑油量が適度になり、斜板等が潤滑油をさほど攪拌しなくなり、潤滑油がせん断によって発熱し難く、潤滑油の粘性が下がり難い。このため、摺動部位の潤滑が好適に行われる。また、吸入室から吸入する循環冷媒が多量の潤滑油を含み、シリンダボアとピストンとの間の摺動部位の潤滑も好適に行われる。なお、この際、斜板式圧縮機外の冷凍回路に吐出される循環冷媒中の潤滑油の量が増えるが、高速でピストンが往復動していることから、冷凍能力に問題は生じない。

また、この車両用空調装置は、斜板式圧縮機の駆動軸が低速で回転されると、それがＯＦＦ運転を継続しているか、ＯＮ運転を継続しているかにかかわらず、開閉弁は排油通路の開度を小さくする。このため、クランク室内のあまり潤滑油を含んでいない循環冷媒が抽気通路を経て吸入室まで移動する。このため、斜板式圧縮機外の冷凍回路に吐出される循環冷媒中の潤滑油の量が減り、高い冷凍能力を発揮する。なお、この際、クランク室内の潤滑油量は増えるが、斜板等は低速で潤滑油を攪拌するに過ぎず、潤滑油の粘性はさほど下がらず、かつ潤滑油の温度上昇もほとんど生じない。このため、摺動部位の潤滑は依然として好適に行われる。

さらに、この車両用空調装置では、斜板式圧縮機がＯＦＦ運転を継続しておれば、そのことが容量検知手段によって検知される。そして、この間、回転数検知手段によって駆動軸の回転数が第１基準回転数を超えていると検知されれば、保護手段は吐出容量が最小でないようにソレノイドへの通電状態を設定時間の間変更する。このため、ＯＦＦ運転が高速で行われた場合には、設定時間だけ一時的にＯＮ運転が行われることとなり、ある程度の循環冷媒が冷凍回路を循環する。この際、駆動軸が高速で回転され、開閉弁が排油通路の開度を大きくしているため、クランク室内の多量の潤滑油が冷凍回路を循環することとなる。このため、この車両用空調装置は、ＯＦＦ運転継続中の斜板式圧縮機の温度上昇をより十分に抑制し、潤滑油の粘性の低下を防止して軸封装置等の耐久性を向上させる。

したがって、本発明の車両用空調装置によれば、斜板式圧縮機がクランク室内に大量の潤滑油を有しながらＯＦＦ運転継続中である斜板式圧縮機の温度上昇をより抑制可能としつつ、駆動軸が高速で回転される時における優れた摺動特性の発揮と、駆動軸が低速で回転される時における高い冷凍能力の発揮とを実現することが可能である。

容量検知手段は、エアコンスイッチのＯＮ信号又はＯＦＦ信号であり得る。エアコンがＯＮされている時にソレノイドが通電され、エアコンがＯＦＦされている時にソレノイドが非通電とされる場合と、エアコンがＯＮされている時にソレノイドが非通電とされ、エアコンがＯＦＦされている時にソレノイドが通電される場合とがある。ソレノイドが通電されている時に吐出容量が最小である場合と、ソレノイドが非通電である時に吐出容量が最小である場合とがある。

また、回転数検知手段は、エンジンの回転数に応じた信号であり得る。エンジンの回転数を増減して斜板式圧縮機の駆動軸を回転駆動する場合がある。本発明において、第１基準回転数とは、潤滑油が圧縮機の信頼性を損なうおそれがある程度まで発熱する回転数である。第１基準回転数は、駆動軸が高速で回転されているか否かの基準として設定され得る。

さらに、保護手段は、ＥＣＵで処理されるプログラムであり得る。近年の車両は、既にエアコンスイッチのＯＮ信号又はＯＦＦ信号、エンジンの回転数に応じた信号等をＥＣＵで処理することにより、エアコンの制御を行っているため、本発明に係る保護手段のみを新たにプログラムに書き加えるだけで本発明の実施が可能である。容量制御弁のソレノイドへの通電状態が変更されれば、斜板式圧縮機はＯＦＦ運転からＯＮ運転になる。設定時間は、斜板式圧縮機の大きさ等により、瞬間的とするか、ある程度長時間とするかが適宜設定され得る。

なお、本発明の車両用空調装置では、斜板式圧縮機の温度を熱電対等によって直接検知していないため、部品点数の増加による製造コストの高騰化も生じない。

また、本発明の車両用空調装置において、抽気通路及び排油通路はクランク室を吸入室まで連通させておればよく、クランク室を吸入室に直接連通している通路の他、吸入室に連通する吸入通路等を介して、クランク室を吸入室に間接的に連通している通路でもよい。

抽気通路は潤滑油の少ない領域に連通され、排油通路は潤滑油の多い領域に連通される。潤滑油の多い領域と潤滑油の少ない領域とは互いの相対比較によって決定される。

本発明の車両用空調装置は、駆動軸の回転数の増加によって変位する開閉弁であれば、種々のものを採用することができる。例えば、遠心力によって質量体が変位して弁体が作動する機械的な開閉弁を採用することもできる。

保護手段は、駆動軸の回転数が第１基準回転数を第１基準時間超えていると検知された時、ソレノイドへの通電状態を変更するものであり得る（請求項２）。この場合、駆動軸の回転数が第１基準時間以下で瞬間的に高くなったに過ぎないのであれば、一時的なＯＮ運転を行わないこととする。これにより、潤滑油を冷凍回路に排出するための動力をできる限り低減することができる。本発明において、第１基準時間とは、第１基準回転数によって変化するものであるが、クランク室内に溜まった潤滑油の温度が攪拌発熱によって上昇し、圧縮機の信頼性を損なうおそれがある温度以上になるまでの時間である。第１基準時間は、斜板式圧縮機の大きさ等により、瞬間的とするか、ある程度長時間とするかが適宜設定され得る。

保護手段は、容量検知手段によって吐出容量が最小でないと検知され、かつ回転数検知手段によって駆動軸の回転数が第２基準回転数を第２基準時間超えていないと検知された時、ソレノイドへの通電状態を変更しないものであり得る（請求項３）。この場合、一旦潤滑油を冷凍回路に排出した後、クランク室内に潤滑油が溜まるまで、一時的なＯＮ運転を行わないこととする。これにより、潤滑油を冷凍回路に排出するための動力をできる限り低減し、かつ摺動部位の摺動性の確保を確実に行うことができる。本発明において、第２基準回転数とは、クランク室内に潤滑油が溜まる最大回転数以下の回転数、又は開閉弁が開くよりも低い回転数である。第２基準回転数は、一旦潤滑油を排出した後において、駆動軸が高速で回転されているか否かの基準として設定され得る。第２基準回転数は、第１基準回転数より低いことが好ましい。また、駆動軸の回転数が第２基準時間以下で瞬間的に高くなったに過ぎないのであれば、一時的なＯＮ運転を行わないこととする。これにより、潤滑油を冷凍回路に排出するための動力をできる限り低減することができる。本発明において、第２基準時間とは、第２基準回転数や斜板式圧縮機の大きさ等によって異なるが、クランク室内に斜板等によって攪拌発熱が発生する程度、潤滑油が溜まるまでの時間である。第２基準時間は、斜板式圧縮機の大きさ等により、瞬間的とするか、ある程度長時間とするかが適宜設定され得る。第２基準時間は、第１基準時間より長いことが好ましい。

以下、本発明を具体化した実施例１を図面を参照しつつ説明する。

実施例１の車両用空調装置は、図１に示すように、可変容量型斜板式圧縮機１（以下、適宜、圧縮機１と表記する。）、逆止弁２、凝縮器３、レシーバタンク５、膨張弁７、蒸発器９及びこれらを接続する配管５６を備えている。圧縮機１は、電磁クラッチを介することなく、車両のエンジン６によって駆動されるクラッチレス圧縮機である。また、この車両用空調装置は、少なくとも圧縮機１を制御する制御装置としてのエアコンＥＣＵ１３を備えている。

圧縮機１は、図２に示すように、シリンダブロック１０とフロントハウジング１２とリヤハウジング１４とによりハウジングが構成されており、シリンダブロック１０には駆動軸１６の軸心と平行に延びるシリンダボア１０ａが複数個貫設されている。なお、図２において、矢印で示す方向を圧縮機１の前後方向とする。

リヤハウジング１４には弁ユニット１８を介して各シリンダボア１０ａと連通する吸入室２０及び吐出室２２が形成されている。また、フロントハウジング１２とシリンダブロック１０とによりクランク室２４が形成され、フロントハウジング１２とシリンダブロック１０とには軸孔１２ａ、１０ｂが形成されている。軸孔１２ａには軸封装置２８が設けられている。軸封装置２８にはゴム材料が用いられている。また、軸孔１０ｂにはプレーンベアリング３０が設けられている。シリンダブロック１０の後端の中心側には軸孔１０ｂと連通する後部室１０ｃが形成され、後部室１０ｃは弁ユニット１８と対面している。

駆動軸１６は、一端がフロントハウジング１２から露出し、中央がクランク室２４に臨む状態でフロントハウジング１２とシリンダブロック１０とにより回転可能に支承されている。駆動軸１６には図示しないプーリが接続されており、駆動軸１６はプーリに巻き掛けられるベルトを介してエンジン６によってクラッチレスで回転駆動されるようになっている。また、各シリンダボア１０ａ内にはそれぞれピストン３２が往復動可能に収納されており、各ピストン３２はそれぞれシリンダボア１０ａ内に圧縮室を形成している。

クランク室２４内では、圧縮反力を受けるラグプレート３４が駆動軸１６に固定されており、ラグプレート３４とフロントハウジング１２との間にはスラスト軸受３６及びプレーンベアリング３８が設けられている。また、駆動軸１６には、駆動軸１６に対して軸直角の仮想面となす傾角が変更可能な斜板４０が挿通されている。ラグプレート３４には斜板４０に向かってヒンジ部３４ａが形成され、斜板４０にはラグプレート３４に向かってヒンジ部４０ａが設けられ、これらヒンジ部３４ａ、４０ａによってリンク機構４２が構成されている。また、ラグプレート３４と斜板４０との間には、両者が離れる方向に付勢する押圧ばね４４が設けられている。

また、斜板４０と各ピストン３２との間には、前後で対をなすシュー４６が設けられている。前側のシュー４６は斜板４０の前面とピストン３２の前側の座面との間に設けられ、後側のシュー４６は斜板４０の後面とピストン３２の後側の座面との間に設けられている。各シュー４６は略半球状をなしている。各シュー４６が運動変換機構である。

駆動軸１６には、径方向に延びる第１孔６２及び第２孔６４と、軸方向に軸心と同軸に延びて第１孔６２と第２孔６４とを連通させる連通孔６６と、連通孔６６と連通する第２孔６４の後端から、連通孔６６と同軸に駆動軸１６の後端まで延びる流出孔６８とが形成されている。連通孔６６と流出孔６８との境界が開度調整口６８ａ（図４及び図５参照）とされている。

第１孔６２は、図３に示すように、ラグプレート３４とフロントハウジング１２との間において、駆動軸１６の軸心から外周まで駆動軸１６の半径分だけ形成されている。フロントハウジング１２には、クランク室２４の外周域からフロントハウジング１２とラグプレート４０との間まで延び、スラスト軸受３６に臨む油案内溝１２ｂが形成されている。また、フロントハウジング１２には、油案内溝１２ｂと連通し、プレーンベアリング３８及び軸封装置２８に臨む油案内孔１２ｃが形成されている。油案内孔１２ｃは軸孔１２ａで軸封装置２８に臨んで第１孔６２に連通している。

第２孔６４は、第１孔６２より後方で、ラグプレート３４と斜板４０との間において、駆動軸１６に貫設されている。第２孔６４は、図４及び図５に示すように、弁座６４ｃと、軸心から貫設されてクランク室２４に連通する第１径孔６４ａと、第１径孔６４ａと略同径に形成され、開度調整口６８ａから第１径孔６４ａとは逆側に延びて駆動軸１６の外周まで貫設されてクランク室２４に連通する第２径孔６４ｂとを有している。

弁座６４ｃは第１径孔６４ａ周りに形成されている。また、第２孔６４は第１径孔６４ａ及び第２径孔６４ｂが開度調整口６８ａで流出孔６８に連通している。第１径孔６４ａと第２径孔６４ｂとの間にはやや小径にされたばね座６４ｄが形成されている。第１径孔６４ａは、開度調整口６８ａに連通し、弁座６４ｃを介してクランク室２４に開く第１開口６４ｅを有している。第２径孔６４ｂは、開度調整口６８ａに連通してクランク室２４に開く第２開口６４ｆを有している。第２開口６４ｆは、図３に示すように、ラグプレート３４のヒンジ部３４ａとは駆動軸１６の軸心に対して反対側に位置している。

図２及び図３に示すように、第２孔６４には開閉弁７０が設けられている。開閉弁７０は、図４及び図５に示すように、駆動軸１６の軸心よりも第１開口６４ｅ側に位置し、弁座６４ｃに着座可能な弁体７２と、駆動軸１６の軸心よりも第２開口６４ｆ側に位置し、開度調整口６８ａの開度を変更可能な質量体７４と、弁体７２が移動可能に弁体７２と質量体７４とを連結する連結棒７６と、第１開口６４ｅが開放するように弁体７２を付勢するばね７８とからなる。弁体７２は第１径孔６４ａ内に収容され、質量体７４は第２径孔６４ｂ内に収容されている。弁体７２及び連結棒７６は質量体７４より軽い材料で製造されている。ばね７８は弁体７２とばね座６４ｄとの間に設けられている。

また、図２に示すように、駆動軸１６の後端は後部室１０ｃ内に突出しており、駆動軸１６の後端の外周面には筒状をなすスペーサ８０が嵌合されている。スペーサ８０は弁ユニット１８と摺接しながら、駆動軸１６を前方に付勢している。弁ユニット１８にはスペーサ８０内を吸入室２０に連通する絞り孔１８ａが貫設されている。

また、リヤハウジング１４には容量制御弁４８が収納されている。容量制御弁４８はソレノイド４８ａを有し、ソレノイド４８ａは、図１に示すように、エアコンＥＣＵ１３に接続されている。容量制御弁４８は、エアコンＥＣＵ１３がソレノイド４８ａに通電する電流を調整することにより、クランク室２４内の圧力を変更できるようになっている。また、容量制御弁４８は、図２に示すように、検知通路５０により吸入室２２に連通し、給気通路５２により吐出室２０とクランク室２４とを連通させている。容量制御弁４８は、吸入室２２の圧力を検知することにより、給気通路５２の開度を変更し、圧縮機１の吐出容量を変更している。

リヤハウジング１４には略円柱状をなす貯留室５４が形成され、貯留室５４には筒状をなす筒部５４ａが下方に突出されている。筒部５４ａがオイルセパレータである。吐出室２２と貯留室５４とは吐出通路２２ａによって連通されており、吐出通路２２ａは貯留室５４内で筒部５４ａの上部に対面している。筒部５４ａ内は吐出口５４ｂとされている。貯留室５４の底部には容量制御弁４８に連通する油戻し通路５２ａが形成され、油戻し通路５２ａは容量制御弁４８を介して給気通路５２によってクランク室２４に連通している。容量制御弁４８には公知の弁体及び弁座が設けられており、これら弁体及び弁座間が絞りになっている。油戻し通路５２ａは貯油室５４及び吐出通路２２ａとともに吐出室２２からクランク室２４に通じる給気通路５２の一部を構成している。

上記油案内溝１２ｂ、油案内孔１２ｃ、第１孔６２、第２孔６４、連通孔６６、流出孔６８及び絞り孔１８ａが逃し通路である。そして、油案内溝１２ｂ、油案内孔１２ｃ、第１孔６２、連通孔６６、流出孔６８及び絞り孔１８ａが排油通路である。また、第２孔６４、流出孔６８及び絞り孔１８ａが抽気通路である。第２孔６４、流出孔６８及び絞り孔１８ａからなる抽気通路と、給気通路５２と、容量制御弁４８とが容量制御機構を構成している。また、油案内溝１２ｂ、油案内孔１２ｃ、第１孔６２、連通孔６６、流出孔６８及び絞り孔１８ａからなる排油通路と、開閉弁７０とが貯油量調整機構を構成している。

吐出口５４ｂには配管５６が接続され、配管５６は、逆止弁２、凝縮器３、レシーバタンク５、膨張弁７及び蒸発器９を経て吸入室２０に接続されている。圧縮機１、逆止弁２、凝縮器３、レシーバタンク５、膨張弁７、蒸発器９及び配管５６が冷凍回路を構成している。冷凍回路内には潤滑油を混合した循環冷媒が封入されている。

図１に示すエアコンＥＣＵ１３は、車室内のエアコンスイッチ４に電気的に接続された容量検知手段１３ａと、エンジン６に電気的に接続された回転数検知手段１３ｂと、ソレノイド４８ａと電気的に接続された保護手段１３ｃとを有している。容量検知手段１３ａは、エアコンスイッチ４のＯＮ信号又はＯＦＦ信号により、圧縮機１の吐出容量を検知する。回転数検知手段１３ｂは、エンジン６の回転数に応じた信号により、駆動軸１６の回転数を検知する。保護手段１３ｃは、図６に示すように、エアコンＥＣＵ１３が処理するプログラムの一部である。

以上のように構成された車両用空調装置では、図１及び図２に示すエアコンＥＣＵ１３の処理や吸入室２０の圧力に基づいて容量制御弁４８が圧縮機１のクランク室２４内の圧力を調節し、斜板４０の駆動軸１６に対する角度を変更することによりその吐出容量を変更している。

この間、この車両用空調装置においては、車両が高速で走行している間等、駆動軸１６が高速で回転されると、斜板４０の傾斜角にかかわらず、開閉弁７０は、図５に示すように、質量体７４が大きな遠心力によってばね７８の付勢力に抗して駆動軸１６の軸心から遠ざかり、弁体７２が第１開口６４ｅの開度を小さくする。駆動軸１６がより高速で回転されると、弁体７２が弁座６４ｃに着座する。

このため、第２孔６４が開度調整口６８ａに通じる開度が小さくなり、図３に示す第１孔６２が開度調整口６８ａに通じる開度が大きくなる。つまり、単一の開閉弁７０により、逃し通路に占める第１孔６２の割合が大きくなり、逃し通路に占める第２孔６４の割合が小さくなる。

クランク室２４の外周域は潤滑油の多い領域であり、潤滑油はそこから油案内溝１２ｂ及び油案内孔１２ｃによって第１孔６２に導かれる。この際、潤滑油は軸封装置２８を経て第１孔６２に導かれるため、大量の潤滑油が軸封装置２８に供給され、軸封装置２８のゴム材料の耐久性が高められる。

つまり、圧縮機１がＯＦＦ運転を継続しているか、ＯＮ運転を継続しているかにかかわらず、駆動軸１６が高速で回転されれば、逃し通路に占める割合の増えた第１孔６２により、クランク室２４内の多量に潤滑油を含む循環冷媒が連通孔６６、流出孔６８、絞り孔１８ａを経て吸入室２０まで移動する。このため、クランク室２４内の潤滑油量が適度になり、斜板４０等が潤滑油をさほど攪拌しなくなり、潤滑油がせん断によって発熱し難く、潤滑油の粘性が下がり難い。このため、斜板４０と各シュー４６との間等の摺動部位の潤滑が好適に行われる。また、吸入室２０から吸入する循環冷媒が多量の潤滑油を含み、シリンダボア１０ａとピストン３２との間の摺動部位の潤滑も好適に行われる。これにより高速時の優れた耐久性が発揮される。

なお、この際、圧縮機１外の冷凍回路に吐出される循環冷媒中の潤滑油の量が増えるが、高速でピストン３２が往復動していることから、冷凍能力に問題は生じない。

また、車両が低速で走行している間等、駆動軸１６が低速で回転されると、圧縮機１がＯＦＦ運転を継続しているか、ＯＮ運転を継続しているかにかかわらず、開閉弁７０は、図４に示すように、遠心力が小さいため、質量体７４がばね７８の付勢力に屈して駆動軸１６の軸心に近づき、弁体７２が第１開口６４ｅの開度を大きくする。駆動軸１６がより低速で回転されると、質量体７４がばね座６４ｄの裏側に当接し、開度調整口６８ａを半分だけ塞ぐ。

このため、第２孔６４が開度調整口６８ａに通じる開度が大きくなり、図３に示す第１孔６２が開度調整口６８ａに通じる開度が小さくなる。つまり、単一の開閉弁７０により、逃し通路に占める第１孔６２の割合が小さくなり、逃し通路に占める第２孔６４の割合が大きくなる。

クランク室２４の内周域、つまり駆動軸１６に近い部分は潤滑油の少ない領域であり、潤滑油をあまり含まない循環冷媒はそこから第２孔６４内に導かれる。

そして、逃し通路に占める割合の増えた第２孔６４により、クランク室２４内のあまり潤滑油を含んでいない循環冷媒が流出孔６８、絞り孔１８ａを経て吸入室２０まで移動する。このため、圧縮機１外の冷凍回路に吐出される循環冷媒中の潤滑油の量が減り、高い冷凍能力を発揮する。

なお、この際、クランク室２４内の潤滑油量は増えるが、斜板４０等は低速で潤滑油を攪拌するに過ぎず、潤滑油の温度上昇もほとんど生じず、潤滑油の粘性はさほど下がらない。このため、摺動部位の潤滑は依然として好適に行われる。

さらに、この車両用空調装置では、エアコンＥＣＵ１３が図６に示すプログラムの処理を行う。まず、ステップＳ１１で初期設定が行われる。ステップＳ１２では、圧縮機１がＯＦＦ運転を継続し、かつ駆動軸１６の回転数が第１基準回転数Ｎｈ（例えば、６５００ｒｐｍ）を超えているか否かが判断され、この状態が第１基準時間Ｔ１（例えば、３０秒間）継続するか否かが判断される。第１基準回転数Ｎｈは、潤滑油が圧縮機１の信頼性を損なうおそれがある程度まで発熱する回転数である。第１基準時間Ｔ１は、第１基準回転数Ｎｈによって変化するものであるが、クランク室２４内に溜まった潤滑油の温度が攪拌発熱によって上昇し、圧縮機１の信頼性を損なうおそれがある温度以上になるまでの時間である。

ステップＳ１２において、ＹＥＳであれば、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、吐出容量が最小でないようにソレノイド４８ａへの通電状態を設定時間Ｔｓ（例えば、３０秒間）変更する。このため、ＯＦＦ運転が高速で行われた場合には、設定時間時間Ｔｓだけ一時的にＯＮ運転が行われることとなり、ある程度の循環冷媒が冷凍回路を循環する。この際、駆動軸１６が高速で回転され、開閉弁７０が排油通路の開度を大きくしているため、クランク室２４内の多量の潤滑油が冷凍回路を循環することとなる。このため、この車両用空調装置は、ＯＦＦ運転継続中の圧縮機１の温度上昇をより十分に抑制し、潤滑油の粘性の低下を防止して軸封装置２８等の耐久性を向上させる。ステップＳ１２において、ＮＯであれば、ステップＳ１２に戻る。

ステップＳ１３の実行後、ステップＳ１４を実行する。ここでは、圧縮機１がＯＮ運転を継続し、かつ駆動軸１６の回転数が第２基準回転数Ｎｖ（例えば、４０００ｒｐｍ）未満であるか否かが判断され、この状態が第２基準時間Ｔ２（例えば、３分間）だけ継続するか否かが判断される。第２基準回転数Ｎｖは、クランク室２４内に潤滑油が溜まる最大回転数以下の回転数、又は開閉弁７０が開くよりも低い回転数である。第２基準時間Ｔ２は、第２基準回転数Ｎｖや圧縮機１の大きさ等によって異なるが、クランク室２４内に斜板４０等によって攪拌発熱が発生する程度、潤滑油が溜まるまでの時間である。

ステップＳ１４において、ＹＥＳであれば、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１４において、ＮＯであれば、ステップＳ１４に戻る。この場合、一旦潤滑油を冷凍回路に排出した後、クランク室２４内に潤滑油が溜まるまで、一時的なＯＮ運転を行わないこととする。また、駆動軸１６の回転数が第２基準時間Ｔ２以下で瞬間的に高くなったに過ぎないのであれば、一時的なＯＮ運転を行わない。これにより、潤滑油を冷凍回路に排出するための動力をできる限り低減し、かつ摺動部位の摺動性の確保を確実に行うことができる。

したがって、この車両用空調装置によれば、圧縮機１がクランク室２４内に大量の潤滑油を有しながらＯＦＦ運転継続中である場合における圧縮機１の温度上昇を抑制可能としつつ、駆動軸１６が高速で回転される時における優れた摺動特性の発揮と、駆動軸１６が低速で回転される時における高い冷凍能力の発揮とを実現することが可能である。

以上において、本発明を実施例１に即して説明したが、本発明は上記実施例１に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、上記開閉弁７０に代え、回転数を回転数センサにより検知したり、遠心力を加速度センサにより検知したりし、それらの信号に基づいて電磁的に変位するソレノイドを用いた開閉弁を採用することができる。

本発明は車両用空調装置に利用可能である。

実施例１の車両用空調装置のブロック構成図である。 実施例１の車両用空調装置の斜板式圧縮機の断面図である。 実施例１の車両用空調装置の斜板式圧縮機の要部断面図である。 実施例１の車両用空調装置の斜板式圧縮機に係り、駆動軸が低速で回転している間の要部拡大断面図である。 実施例１の車両用空調装置の斜板式圧縮機に係り、駆動軸が高速で回転している間の要部拡大断面図である。 実施例１の車両用空調装置の制御装置のフローチャートである。

符号の説明

６…エンジン
１…クラッチレス圧縮機
５…凝縮器
７…膨張弁
９…蒸発器
１３…制御装置
１０ａ…シリンダボア
２０…吸入室
２２…吐出室
２４…クランク室
１０、１２、１４…ハウジング（１０…シリンダブロック、１２…フロントハウジング、１４…リヤハウジング）
１６…駆動軸
４０…斜板
３２…ピストン
４６…運動変換機構（シュー）
６４、６８、１８ａ、５２、４８…容量制御機構（６４、６８、１８ａ…抽気通路、４８…容量制御弁）
１２ｂ、１２ｃ、６２、６６、６８、１８ａ、７０…貯油量調整機構（１２ｂ、１２ｃ、６２、６６、６８、１８ａ…排油通路、７０…開閉弁）
４８ａ…ソレノイド
１３ａ…容量検知手段
１３ｂ…回転数検知手段
１３ｃ…保護手段

Claims (3)

1. 車両のエンジンによって駆動されるクラッチレス圧縮機と、該クラッチレス圧縮機と接続された凝縮器、膨張弁及び蒸発器と、少なくとも該クラッチレス圧縮機を制御する制御装置とを備えた車両用空調装置において、
   前記クラッチレス圧縮機は、シリンダボア、吸入室、吐出室及びクランク室を有するハウジングと、該ハウジングに回転可能に支承されつつ、該クランク室内に臨む駆動軸と、該クランク室内で該駆動軸に傾角変動可能に支持された斜板と、該シリンダボア内に往復動可能に収納されたピストンと、該斜板と該ピストンとの間に設けられ、該斜板の揺動運動を該ピストンの往復動に変換する運動変換機構と、該クランク室内の圧力によって吐出容量を調整する容量制御機構と、該クランク室内の潤滑油量を調整する貯油量調整機構とを備えた斜板式圧縮機であり、
   前記容量制御機構は、前記クランク室内の潤滑油が少ない領域と前記吸入室とを連通する抽気通路と、ソレノイドを有し、該ソレノイドに通電する電流を調整することにより該クランク室内の圧力を変更可能な容量制御弁とを有し、
   前記貯油量調整機構は、前記クランク室内の潤滑油が多い領域と前記吸入室とを連通する排油通路と、前記駆動軸の回転数の増加によって該排油通路の開度を大きくする開閉弁とを有し、
   前記制御装置は、前記ソレノイドへの通電状態により前記吐出容量を検知する容量検知手段と、前記駆動軸の回転数を検知する回転数検知手段と、該容量検知手段によって該吐出容量が最小であると検知され、かつ該回転数検知手段によって該駆動軸の回転数が第１基準回転数を超えていると検知された時、該吐出容量が最小でないように該ソレノイドへの通電状態を設定時間の間変更する保護手段とを有していることを特徴とする車両用空調装置。
2. 前記保護手段は、前記駆動軸の回転数が前記第１基準回転数を第１基準時間超えていると検知された時、前記ソレノイドへの通電状態を変更する請求項１記載の車両用空調装置。
3. 前記保護手段は、前記容量検知手段によって前記吐出容量が最小でないと検知され、かつ前記回転数検知手段によって前記駆動軸の回転数が第２基準回転数を第２基準時間超えていないと検知された時、前記ソレノイドへの通電状態を変更しない請求項１又は２記載の車両用空調装置。

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