JP2008045522A - 圧縮機における冷媒流量検出構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】圧縮機の外面に連結された吐出冷媒用の通路形成体に差圧式流量検出器が設けられている場合であって、吐出冷媒用の通路の途中に設けられた差圧生成用の絞り孔を精度良く形成する。
【解決手段】シリンダブロック11に形成された台座29の上端にはマフラー形成部材30が平板形状のシール用のガスケット31を介して連結されている。ガスケット31には絞り孔38が貫設されている。吐出室132内の冷媒は、上流側通路39及び絞り孔38を経由してマフラー室33に流入する。絞り孔38は、上流側通路39内の圧力とマフラー室33内の圧力とに差圧をつける。マフラー形成部材30には差圧式流量検出器49が設けられている。差圧式流量検出器49は、上流側通路39内の圧力とマフラー室33内の圧力との差圧に基づいて、冷媒流量を検出する。
【選択図】図2

Description

本発明は、圧縮機における冷媒流量検出構造に関する。
特許文献2に開示されるような可変容量型圧縮機では、適正な冷媒流量が得られているか否かを検出して容量制御弁の弁開度を制御する場合がある。特許文献2では、吐出された冷媒の通路に設けられた絞り孔の前後の差圧によって弁開度を変えられる容量制御弁が開示されている。この容量制御弁では、ソレノイドへの通電によって生じる電磁力と前記差圧とが弁体を介して対抗しており、弁開度は、前記差圧と電磁力との対抗によって弁体がバランスする位置に配置されることによって、特定される。
絞り孔の前後の差圧は、冷媒流量が多くなるほど大きくなる。絞り孔の前後の差圧は、冷媒流量を反映しており、この容量制御弁では、絞り孔の前後の差圧が大きくなると、弁開度が大きくなる。冷媒流量が適正流量よりも増えると、弁開度が大きくなり、吐出室から弁孔を経由してクランク室へ供給される冷媒量が多くなる。これにより、クランク室内の圧力が上昇して斜板の傾角が減少し、冷媒流量が適正流量に収束するように低減する。冷媒流量が適正流量よりも減ると、弁開度が小さくなり、吐出室から弁孔を経由してクランク室へ供給される冷媒量が減少する。これにより、クランク室内の圧力が下がって斜板の傾角が増大し、冷媒流量が適正流量に収束するように増大する。
圧縮機が車両エンジンから駆動力を得る構成となっている場合には、圧縮機のトルクをも賄うエンジン出力をもたらすようにエンジンの出力制御を行なう必要がある。冷媒流量は、圧縮機のトルクを反映しているため、冷媒流量を検出すれば圧縮機のトルクを把握することができる。しかし、絞り孔の前後の差圧が冷媒流量を反映してはいるが、冷媒流量を検出しているわけではないため、容量制御弁のソレノイドへ供給される電流の大きさから冷媒流量(つまり、圧縮機のトルク)を推定することが行われる。
圧縮機の起動時には、吐出容量を100%にする運転制御が行われるが、圧縮機の運転が停止している間にクランク室に溜まった液冷媒が圧縮機の起動に伴って気化するために、クランク室内の圧力が高くなり、斜板の傾角が小さいままで運転継続されてしまう。斜板の傾角が小さい状態は、圧縮機のトルクが小さい状態、つまり冷媒流量が少ない状態であるが、ソレノイドへ供給される電流から推定される冷媒流量は、大きい。そのため、実際の圧縮機のトルクが小さいにも関わらず、車両エンジンの運転は、圧縮機のトルクが大きいという前提のもとに、制御されてしまう。これは、エネルギーロスをもたらす。
そこで、例えば、特許文献1に開示されるような差圧式流量検出器を用いて冷媒流量を検出することが望ましい。この差圧式流量検出器は、絞り孔の前後の差圧に応じた電気信号を出力する。可変容量型圧縮機における冷媒流量を検出するための差圧式流量検出器の設置場所としては、圧縮機のハウジング内ではなくて、冷媒の通路の一部を形成するように圧縮機のハウジングに連結される通路形成部材が好ましい。通路形成部材に差圧式流量検出器を設ければ、圧縮機のハウジングから通路形成部材を外した状態で差圧式流量検出器の調整作業や校正作業を行なうことができ、圧縮機のハウジング内に差圧式流量検出器がある場合に比べて、差圧式流量検出器の調整作業や校正作業が容易となる。
特開2004-12394号公報 特開2004-197679号公報
吐出冷媒の通路に設けられる絞り孔の大きさ(通路断面積及び孔長さ)は、適正な差圧をもたらす上で重要な要素であるが、ハウジングあるいは通路形成部材に絞り孔を設ける構成では、所望の大きさ(通路断面積及び孔長さ)の絞り孔を精度良く形成することが難しい。
本発明は、圧縮機の外面に連結された通路形成体に差圧式流量検出器が設けられている場合であって、冷媒通路の途中に設けられた差圧生成用の絞り孔を精度良く形成することができる冷媒流量検出構造を提供することを目的とする。
本発明は、圧縮機のハウジング内と外部冷媒回路とを繋ぐ冷媒通路の一部を形成する通路形成部材が前記ハウジングの外面に連結されており、前記冷媒通路が絞り孔によって上流側通路と下流側通路とに区分けされており、前記上流側通路内の圧力と前記下流側通路内の圧力とを拾って前記冷媒通路内の冷媒流量を検出する差圧式流量検出器が前記通路形成部材に設けられている圧縮機における冷媒流量検出構造を対象とし、請求項1の発明は、前記上流側通路が前記ハウジングと前記通路形成部材とのいずれか一方に形成されており、板形状の区画板が前記ハウジングと前記通路形成部材との間に介在されており、前記絞り孔が前記区画板を貫通するように前記区画板に形成されていることを特徴とする。好適な例では、前記通路形成部材は、圧縮機のハウジング内から前記ハウジング外へ吐出される冷媒の冷媒通路の一部を形成し、前記上流側通路が前記ハウジングに形成されており、前記下流側通路が前記通路形成部材に形成されている。
板に絞り孔を貫設する構成は、プレスによる孔加工を可能にし、絞り孔を所望の通路断面積の大きさに精度良く形成することができる。所望の絞り孔の長さに一致する区画板を採用すれば、形成された絞り孔の長さは、所望の長さとなる。
好適な例では、前記上流側通路内の圧力を拾う圧力導入通路が前記区画板を貫通するように設けられている。
区画板上の圧力導入通路の通路断面積を小さくすれば、吐出冷媒流の動圧が差圧式流量検出器に与える影響を小さくすることができる。
好適な例では、前記下流側通路は、マフラー室である。
絞り孔を通過した吐出冷媒は、マフラー室に流入するため、消音効果が得られる。マフラー室を下流側通路とした構成は、下流側通路の圧力を差圧式流量検出器に導入するための通路構成を簡素にする。
好適な例では、前記区画板は、前記ハウジングと前記通路形成部材との間に介在されたガスケットである。
ガスケットは、区画体として好適である。
好適な例では、前記圧縮機は、供給通路を介して吐出圧領域の冷媒が制御圧室に供給されると共に、放出通路を介して前記制御圧室の冷媒が吸入圧領域に放出されて前記制御圧室内の圧力が調整され、前記制御圧室内の圧力調整によって吐出容量が制御される可変容量型圧縮機である。
可変容量型圧縮機は、本発明の適用対象として特に好適である。
本発明は、圧縮機の外面に連結された通路形成体に差圧式流量検出器が設けられている場合であって、冷媒通路の途中に設けられた差圧生成用の絞り孔を精度良く形成することができるという優れた効果を奏する。
以下、本発明を具体化した第1の実施形態を図1〜図6に基づいて説明する。
図1に示すように、シリンダブロック11の前端にはフロントハウジング12が連結されている。シリンダブロック11の後端にはリヤハウジング13がバルブプレート14、弁形成プレート15,16及びリテーナ形成プレート17を介して連結されている。シリンダブロック11、フロントハウジング12及びリヤハウジング13は、可変容量型圧縮機10の全体ハウジングを構成する。
制御圧室121を形成するフロントハウジング12とシリンダブロック11とには回転軸18がラジアルベアリング19,20を介して回転可能に支持されている。制御圧室121から外部へ突出する回転軸18は、外部駆動源である車両エンジンEから駆動力を得る。
回転軸18には回転支持体21が止着されていると共に、斜板22が回転軸18の軸方向へスライド可能かつ傾動可能に支持されている。回転支持体21に形成されたガイド孔211には斜板22に設けられたガイドピン23がスライド可能に嵌入されている。斜板22は、ガイド孔211とガイドピン23との連係により回転軸18の軸方向へ傾動可能かつ回転軸18と一体的に回転可能である。斜板22の傾動は、ガイド孔211とガイドピン23とのスライドガイド関係、及び回転軸18のスライド支持作用により案内される。
斜板22の径中心部が回転支持体21側へ移動すると、斜板22の傾角が増大する。斜板22の最大傾角は、回転支持体21と斜板22との当接によって規制される。図1に実線で示す斜板22は、最大傾角状態にあり、鎖線で示す斜板22は、最小傾角状態にある。
シリンダブロック11に貫設された複数のシリンダボア111内にはピストン24が収容されている。斜板22の回転運動は、シュー25を介してピストン24の前後往復運動に変換され、ピストン24がシリンダボア111内を往復動する。
リヤハウジング13内には吸入室131及び吐出室132が区画形成されている。バルブプレート14、弁形成プレート16及びリテーナ形成プレート17には吸入ポート141が形成されている。バルブプレート14及び弁形成プレート15には吐出ポート142が形成されている。弁形成プレート15には吸入弁151が形成されており、弁形成プレート16には吐出弁161が形成されている。吸入圧領域である吸入室131内の冷媒は、ピストン24の復動動作(図1において右側から左側への移動)により吸入ポート141から吸入弁151を押し退けてシリンダボア111内へ流入する。シリンダボア111内へ流入したガス状の冷媒は、ピストン24の往動動作(図1において左側から右側への移動)により吐出ポート142から吐出弁161を押し退けて吐出圧領域である吐出室132へ吐出される。吐出弁161は、リテーナ形成プレート17上のリテーナ171に当接して開度規制される。
リヤハウジング13には電磁式の容量制御弁26が組み付けられている。容量制御弁26は、吐出室132と制御圧室121とを繋ぐ供給通路27上に介在されている。容量制御弁26の弁開度は、吸入室131の圧力、及び容量制御弁26の電磁ソレノイド(図示略)への通電のデューティ比に応じて調整される。容量制御弁26の弁孔が閉じている場合には、吐出室132内の冷媒が制御圧室121へ送られることはない。
制御圧室121は、放出通路28を介して吸入室131に連通されており、制御圧室121内の冷媒が放出通路28を介して吸入室131へ流出する。容量制御弁26の弁開度が大きくなると、吐出室132から供給通路27を経由して制御圧室121へ流入する冷媒量が増え、制御圧室121内の圧力が上昇する。そのため、斜板22の傾角が減少し、吐出容量が減る。容量制御弁26の弁開度が小さくなると、吐出室132から供給通路27を経由して制御圧室121へ流入する冷媒量が減り、制御圧室121内の圧力が低減する。そのため、斜板22の傾角が増大し、吐出容量が増える。
可変容量型圧縮機10の全体ハウジングの一部であるシリンダブロック11の上部側の外周面110には台座29が一体的に立ち上げ形成されている。図2に示すように、台座29の上端291(シリンダブロック11の外面)は、平らになっており、台座29の上端291には通路形成部材としてのマフラー形成部材30が平板形状のシール用のガスケット31を介して連結されている。区画板としてのガスケット31は、芯材である金属板311の両面にゴム層312,313を焼き付けて構成されている。ガスケット31は、台座29とマフラー形成部材30との間からの冷媒洩れを防止する。図3に示すように、マフラー形成部材30及びガスケット31は、ネジ32によって台座29に共締め固定されている。
図1に示すように、マフラー形成部材30にはマフラー室33及び圧力導入室34が形成されており、圧力導入室34には可動体35が収容されている。可動体35は、圧力導入室34を第1圧力室341と第2圧力室342とに区画する。可動体35とリング状のばね座36との間には圧縮ばね37が介在されている。圧縮ばね37は、可動体35を第2圧力室342側から第1圧力室341側へ付勢する。第2圧力室342は、ばね座36のリング内を経由してマフラー室33に連通している。
可動体35には永久磁石351が止着されており、マフラー形成部材30の外面には磁気検出器46が設けられている。磁気検出器46は、永久磁石351の磁束密度を検出する。磁気検出器46によって検出された磁束密度検出情報は、容量制御コンピュータC1へ送られる。
バルブプレート14及びシリンダブロック11には上流側通路39が吐出室132に連通するように形成されており、ガスケット31には絞り孔38が上流側通路39及びマフラー室33に連通するようにガスケット31の板厚方向に貫設されている。図4は、シリンダブロック11に形成された上流側通路39を示し、図5は、ガスケット31に貫設された絞り孔38を示す。
図2に示すように、マフラー室33は、ガスケット31に貫設された絞り孔38及びシリンダブロック11内を通る上流側通路39を介して吐出室132に連通している。第1圧力室341は、マフラー形成部材30内を通ってガスケット31を貫通する圧力導入通路40を介して上流側通路39に連通している。図6は、圧力導入通路40を示す。
図3に示すように、ガスケット31には通口41が圧力導入通路40の一部となるようにガスケット31の板厚方向に貫設されている。ガスケット31に貫設された通口41の通路断面積は、マフラー形成部材30内の圧力導入通路40の通路断面積よりも小さくしてある。
吐出室132内の冷媒は、上流側通路39、絞り孔38及びマフラー室33を経由して外部冷媒回路42へ流出する。上流側通路39、絞り孔38及びマフラー室33は、可変容量型圧縮機10のハウジング内からハウジング外へ吐出される冷媒の冷媒通路50を構成する。冷媒通路50は、絞り孔38によって上流側通路39と下流側通路としてのマフラー室33とに区分けされている。
外部冷媒回路42へ流出した冷媒は、吸入室131へ還流する。外部冷媒回路42上には、冷媒から熱を奪うための熱交換器43、膨張弁44、及び周囲の熱を冷媒に移すための熱交換器45が介在されている。膨張弁44は、熱交換器45の出口側のガス温度の変動に応じて冷媒流量を制御する。
上流側通路39から絞り孔38を介してマフラー室33へ流れる冷媒は、絞り孔38によって絞り作用を受ける。これにより、上流側通路39内の圧力とマフラー室33内の圧力とに差が生じる。マフラー室33内の圧力は、上流側通路39内の圧力よりも低い。
上流側通路39内の圧力は、圧力導入通路40を介して第1圧力室341に波及し、マフラー室33内の圧力は、ばね座36のリング内を介して第2圧力室342へ波及する。第1圧力室341内の圧力と第2圧力室342内の圧力とは、可動体35を介して対抗する。第1圧力室341内の圧力(上流側通路39内の圧力)と第2圧力室342内の圧力(マフラー室33内の圧力)との差圧は、圧縮ばね37のばね力に対抗し、可動体35は、前記差圧と圧縮ばね37のばね力とがバランスする位置に配置される。
上流側通路39、絞り孔38及びマフラー室33を流れる吐出冷媒流量が増大すると、前記差圧が増大し、可動体35が第1圧力室341側から第2圧力室342側へ変位する。上流側通路39、絞り孔38及びマフラー室33を流れる吐出冷媒流量が減少すると、前記差圧が低減し、可動体35が第2圧力室342側から第1圧力室341側へ変位する。可動体35の位置は、磁気検出器46によって検出される磁束密度に反映される。つまり、磁気検出器46によって検出される磁束密度は、可動体35の位置、ひいては上流側通路39、絞り孔38及びマフラー室33を流れる吐出冷媒流量を反映する。
圧力導入室34、可動体35、圧縮ばね37及び磁気検出器46は、上流側通路39内の圧力と下流側通路としてのマフラー室33内の圧力とを拾って、冷媒通路50内の冷媒流量を検出する差圧式流量検出器49を構成する。マフラー形成部材30内の圧力導入通路40は、台座29(シリンダブロック11)に対するマフラー形成部材30の対向面301〔図2,3に図示〕から直線的に差圧式流量検出器49に至る直線形状である。
容量制御コンピュータC1には室温設定器47及び室温検出器48が信号接続されている。容量制御コンピュータC1は、磁気検出器46によって得られる磁束密度検出情報に基づいて、室温検出器48によって検出された検出室温が室温設定器47によって設定された目標室温に収束するように、電磁ソレノイドに対する電流供給を制御する。つまり、容量制御コンピュータC1は、磁気検出器46から磁束密度検出情報に基づいて、吐出冷媒流量を適正流量に制御するフィードバック制御を行なう。
容量制御コンピュータC1は、磁気検出器46から得られる磁束密度検出情報に基づいて、可変容量型圧縮機10のトルク情報をエンジン制御コンピュータC2へ送る。エンジン制御コンピュータC2は、容量制御コンピュータC1から得られるトルク情報に基づいて、車両エンジンEの適正なエンジン回転数制御を行なう。
本実施形態では以下の効果が得られる。
(1)板形状のガスケット31に絞り孔38を貫設する構成は、プレスによる絞り孔加工を可能にし、絞り孔38を所望の通路断面積の大きさに精度良く形成することができる。所望の絞り孔38の長さに一致するガスケット31を採用すれば、形成された絞り孔38の長さが所望の長さになる。従って、差圧生成用の絞り孔38を精度良く形成することができる。
(2)上流側通路39内の圧力を第1圧力室341に導入するための圧力導入通路40の通路断面積が小さいほど、上流側通路39を流れる吐出冷媒の動圧の影響が差圧式流量検出器49に与える影響を少なくすることができる。圧力導入通路40の一部である通口41をガスケット31に貫設する構成は、通口41の通路断面積を小さくする上で有利である。
(3)仮に、型成形された空間部と、空間部からドリルによって孔空けされた孔とで圧力導入通路を構成した場合には、マフラー室33の容積の大きさが空間部の存在によって制限を加えられる。マフラー形成部材30内の圧力導入通路40の形状を直線形状とした構成は、マフラー形成部材30内の圧力導入通路40をドリルによる孔空け加工によって形成することを容易にし、前記のような空間部は存在しない。従って、マフラー室33の容積を大きくすることができる。
(4)シリンダブロック11とマフラー形成部材30との間に介在されるガスケット31は、絞り孔38及び通口41を設ける箇所として、簡便である。
(5)マフラー室33内に開口する第2圧力室342にはマフラー室33内の圧力が導入される。マフラー室33内に第2圧力室342を連通させる通路構成は、簡素であり、マフラー室33を冷媒通路50の下流側通路とした構成は、下流側通路の圧力を差圧式流量検出器49に導入するための通路構成を簡素にする。
(6)芯材となる金属板311を備えたガスケット31は、プレスによる孔加工精度を高める上で好適である。
次に、図7の第2の実施形態を説明する。第1の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
第2の実施形態では、マフラー室51がマフラー室33に連通するように台座29(シリンダブロック11)に凹設されている。下流側通路の一部となるマフラー室51は、マフラー室全体の容積を増やして消音効果の向上に寄与する。
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○外部冷媒回路42と吸入室131との間に通路形成部材を設けると共に、可変容量型圧縮機のハウジングと通路形成部材との間にガスケットを介在し、通路形成部材に差圧式流量検出器を設けると共に、ガスケットに絞り孔を貫設してもよい。この場合の差圧式流量検出器は、外部冷媒回路42から吸入室131へ流入する冷媒流量を検出する。
○差圧式流量検出器49における第1圧力室341と第2圧力室342とを上下入れ替えた構成としてもよい。
○差圧式流量検出器における可動体としてベローズを用いてもよい。
○差圧式流量検出器における可動体としてダイヤフラムを用いてもよい。
○絞り孔38を有する区画板を上流側通路39と下流側通路との間に介在し、この区画板の周囲を包囲するようにシールリングを台座29とマフラー形成部材30との間に介在するようにしてもよい。
○通口41を有する区画板を上流側通路39とマフラー形成部材30内の圧力導入通路40との間に介在し、この区画板の周囲を包囲するようにシールリングを台座29とマフラー形成部材30との間に介在するようにしてもよい。
○本実施形態ではシリンダブロック11の上部側の外周面110にマフラー形成部材30がガスケット31を介して連結されているが、フロントハウジング12の外周面もしくはリヤハウジング13の外周面にマフラー形成部材30が連結されていてもよい。あるいは、シリンダブロック11、フロントハウジング12及びリヤハウジング13のうち、2部材以上に跨った外周面にマフラー形成部材30が連結されていてもよい。
前記した実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
〔1〕前記ガスケットは、金属板の両面にゴム層又は樹脂層を設けて構成されている請求項5に記載の圧縮機における冷媒流量検出構造。
第1の実施形態を示す可変容量型圧縮機全体の側断面図。 部分拡大側断面図。 図1のA−A線断面図。 図2のB−B線断面図。 図2のC−C線断面図。 図2のD−D線断面図。 第2の実施形態を示す部分側断面図。
符号の説明
10…可変容量型圧縮機。11…ハウジングとしてのシリンダブロック。110…外面としての外周面。121…制御圧室。131…吸入圧領域である吸入室。132…吐出圧領域である吐出室。27…供給通路。28…放出通路。291…外面としての上端。30…通路形成部材としてのマフラー形成部材。301…対向面。31…区画体としてのガスケット。33…下流側通路としてのマフラー室。38…絞り孔。39…上流側通路。40…圧力導入通路。42…外部冷媒回路。49…差圧式流量検出器。50…冷媒通路。

Claims (6)

  1. 圧縮機のハウジング内と外部冷媒回路とを繋ぐ冷媒通路の一部を形成する通路形成部材が前記ハウジングの外面に連結されており、前記冷媒通路が絞り孔によって上流側通路と下流側通路とに区分けされており、前記上流側通路内の圧力と前記下流側通路内の圧力とを拾って前記冷媒通路内の冷媒流量を検出する差圧式流量検出器が前記通路形成部材に設けられている圧縮機における冷媒流量検出構造において、
    前記上流側通路が前記ハウジングと前記通路形成部材とのいずれか一方に形成されており、板形状の区画板が前記ハウジングと前記通路形成部材との間に介在されており、前記絞り孔が前記区画板を貫通するように前記区画板に形成されている圧縮機における冷媒流量検出構造。
  2. 前記通路形成部材は、圧縮機のハウジング内から前記ハウジング外へ吐出される冷媒の冷媒通路の一部を形成し、前記上流側通路が前記ハウジングに形成されており、前記下流側通路が前記通路形成部材に形成されている請求項1に記載の圧縮機における冷媒流量検出構造。
  3. 前記上流側通路内の圧力を前記差圧式流量検出器に導入する圧力導入通路が前記区画板を貫通するように設けられている請求項2に記載の圧縮機における冷媒流量検出構造。
  4. 前記下流側通路は、マフラー室である請求項2及び請求項3のいずれか1項に記載の圧縮機における冷媒流量検出構造。
  5. 前記区画板は、前記ハウジングと前記通路形成部材との間に介在されたガスケットである請求項2乃至請求項5のいずれか1項に記載の圧縮機における冷媒流量検出構造。
  6. 前記圧縮機は、供給通路を介して吐出圧領域の冷媒が制御圧室に供給されると共に、放出通路を介して前記制御圧室の冷媒が吸入圧領域に放出されて前記制御圧室内の圧力が調整され、前記制御圧室内の圧力調整によって吐出容量が制御される可変容量型圧縮機である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の圧縮機における冷媒流量検出構造。
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