JP6085791B2 - 流量センサ - Google Patents

Description

本発明は、対象装置を流れる流体の流量を検出するための流量センサに関する。

自動車用空調装置は、一般に、その冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する圧縮機、そのガス冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された液冷媒を断熱膨張させることで低温・低圧の冷媒にする膨張装置、その冷媒を蒸発させることにより車室内空気との熱交換を行う蒸発器等を備えている。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻され、冷凍サイクルを循環する。

この圧縮機としては、エンジンの回転数によらず一定の冷房能力が維持されるように、冷媒の吐出容量を可変できる可変容量圧縮機（単に「圧縮機」ともいう）が用いられている。この圧縮機は、エンジンによって回転駆動される回転軸に取り付けられた揺動板に圧縮用のピストンが連結され、揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整する。揺動板の角度は、密閉されたクランク室内に吐出冷媒の一部を導入し、ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることで連続的に変えられる。このクランク室内の圧力（以下「クランク圧力」という）Ｐｃは、圧縮機の吐出室とクランク室との間に設けられた可変容量圧縮機用制御弁（単に「制御弁」ともいう）により制御される。

このような圧縮機は、一般に、クランク室およびシリンダが区画形成された本体ハウジングと、冷媒の吸入室、吐出室および弁収容室が区画形成されるヘッダハウジングとを一体に組み付けて構成されている。弁収容室には制御弁が収容される。圧縮機の上流側からヘッダハウジングの冷媒入口を介して吸入室に導入された冷媒は、ピストンのストロークに伴ってシリンダ内に吸入され、圧縮される。圧縮された冷媒は、吐出室に吐出され、ヘッダハウジングの冷媒出口から圧縮機の下流側へ導出される。

このような圧縮機には、吐出室から吐出される冷媒の流量を検出するための流量センサが設けられることがある。適切な流量が得られているか否かを検出しつつ制御弁の弁開度特性を適宜調整することにより、制御の応答性を高めるものである。例えば、圧縮機の吐出室と冷媒出口との間に絞り部等の差圧生成手段を設け、その差圧を感知して流量を検出する流量センサが採用される（特許文献１，２参照）。圧縮機の吐出流量が大きくなると絞り部の前後差圧（絞り部の上流側と下流側との差圧）が大きくなり、吐出流量が小さくなると絞り部の前後差圧が小さくなることを利用するものである。絞り部は、圧縮機のハウジングに取り付けられる別部材を利用して形成される。特許文献１には、圧縮機のハウジングと別部材との間にシール用のガスケットを設け、そのガスケットに形成した絞り孔により流量検出用の差圧を生成する構成が開示されている。特許文献２には、別部材の隔壁に絞り部を設け、流量検出用の差圧を生成する構成が開示されている。

特開２００８−４５５２２号公報 特開２００７−３０３４１６号公報

ところで、このような流量センサは一般に、部品メーカにて個別に製造され、セットメーカにて圧縮機の製造工程の最終段階で別部材とともにハウジングに組み付けられる。一方、流量センサの特性調整（キャリブレーション）については通常、部品メーカ側で実施される。このため、絞り部の寸法精度や組み付け精度のバラツキによる差圧の誤差を含めて特性調整を行うことはできず、流量センサとして高い検出精度を確保するのが難しい。また、仮にその寸法精度や組み付け精度のバラツキも含めて特性調整を行うとすると、圧縮機の組立完成状態にて行う必要があり、その調整作業を容易に行えないといった問題があった。このような問題は、可変容量圧縮機に限らず、流体の流量検出が必要となる装置においては同様に発生する可能性がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、対象装置に組み付ける流量センサの特性調整を容易に行えるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、対象装置の主通路を流れる流体の流量を検出するための差圧式の流量センサであって、主通路に配置されることにより差圧を生成する絞り部と、絞り部の上流側圧力を導入するための高圧通路と、絞り部の下流側圧力を導入するための低圧通路と、高圧通路と低圧通路とを仕切るように配設されて上流側圧力と下流側圧力との差圧を感知して変位する感圧部と、を含むセンサボディと、感圧部の変位に応じた検出信号を出力する出力端子が設けられるセンサヘッドと、を備える。センサボディの一端側に絞り部が設けられる一方、センサボディの他端側にセンサヘッドが一体に設けられ、対象装置の取付穴に絞り部の側から差し込まれるようにして取り付け可能な外形状を有する。

この態様によると、絞り部が流量センサの一部として一体に設けられるため、絞り部の寸法精度や組み付け精度のバラツキによる差圧の誤差を含めた特性調整を流量センサ単体にて行うことができる。すなわち、流量センサを対象装置に設置した後に改めて特性調整を行う必要がなくなる。つまり、対象装置に組み付ける流量センサの特性調整を容易に行うことができる。

本発明によれば、対象装置に組み付ける流量センサの特性調整を容易に行うことができる。

第１実施形態に係る圧縮機を中心とした冷凍サイクルの概略図である。 第１実施形態に係る流量センサの構成を表す斜視図である。 流量センサおよびその取付構造を表す断面図である。 図３のＡ−Ａ矢視断面図である。 流量センサの先端部の構造を表す図である。 第２実施形態に係る流量センサの構成を表す斜視図である。 流量センサおよびその取付構造を表す断面図である。 図７のＡ−Ａ矢視断面図である。 第３実施形態に係る流量センサの構成を表す斜視図である。 流量センサおよびその取付構造を表す断面図である。 図１０のＡ−Ａ矢視断面図である。 第４実施形態に係る流量センサの構成を表す斜視図である。 流量センサおよびその取付構造を表す断面図である。 図１３のＡ−Ａ矢視断面図である。 第５実施形態に係る流量センサの構成を表す斜視図である。 流量センサおよびその取付構造を表す断面図である。 図１６のＡ−Ａ矢視断面図である。 第６実施形態に係る圧縮機に対する流量センサおよび制御弁の取付構造を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を上下と表現することがある。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る圧縮機を中心とした冷凍サイクルの概略図である。
この冷凍サイクルは、車両用空調装置を構成し、可変容量圧縮機１００、凝縮器１２０膨張装置１３０および蒸発器１５０を備える。冷凍サイクルを循環する冷媒は、圧縮機１００にて圧縮されて高温・高圧のガス冷媒となり、凝縮器１２０にて凝縮されて液冷媒となる。そして、膨張装置１３０にて断熱膨張されて低温・低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器１５０を通過する過程で蒸発する。その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。

圧縮機１００は、その吐出冷媒の流量を制御する制御弁１４０、吐出冷媒の逆流を防止又は抑制する吐出弁１６０、および吐出冷媒の流量を検出するための流量センサ１７０を備える。圧縮機１００は、蒸発器１５０側から吸入室１５１に導入された冷媒ガスをシリンダ１５２に導入して圧縮し、吐出室１５３から凝縮器１２０側へ高温・高圧の冷媒を吐出する。この吐出冷媒の一部は制御弁１４０を介してクランク室１５４内に導入され、圧縮機１００の容量制御に供される。制御弁１４０は、ソレノイド駆動の電磁弁として構成され、図示しない制御部が駆動回路を駆動してこれを通電制御する。吐出弁１６０は、圧縮機１００の吐出室１５３と冷媒出口１５８との間に設けられ、一方向への冷媒の流れを許容する。流量センサ１７０は、吐出室１５３と冷媒出口１５８との間の冷媒通路（吐出通路１８８）に設けられた絞り通路１８０（差圧生成手段である「絞り部」として機能する）の前後差圧を感知して吐出冷媒の流量を検出する。

圧縮機１００は、そのハウジングとして、複数のシリンダ１５２が形成されたシリンダブロック１０１と、その前端側に接合されたフロントハウジング１０２と、後端側にバルブプレート１０３を介して接合されたリアハウジング１０４とを備えている。本実施形態において、シリンダブロック１０１とフロントハウジング１０２とにより「本体ハウジング」が構成され、これらに囲まれた内部空間にクランク室１５４およびシリンダ１５２が区画形成されている。リアハウジング１０４は、「ヘッダハウジング」として機能し、その内部に吸入室１５１、吐出室１５３、収容室１５５および取付穴１７８が区画形成されている。リアハウジング１０４には、また、蒸発器１５０側から吸入室１５１に冷媒を導入する冷媒入口１５６、および吐出室１５３から凝縮器１２０側へ吐出冷媒を導出する冷媒出口１５８、吸入室１５１と収容室１５５とを連通させる連通路１８２、クランク室１５４と収容室１５５とを連通させる連通路１８４、吐出室１５３と収容室１５５とを連通させる連通路１８６、吐出室１５３と冷媒出口１５８とを連通させる吐出通路１８８（圧縮機１００における「主通路」を構成する）が設けられている。

クランク室１５４には、その中心を貫通するように回転軸１０６が配置されている。この回転軸１０６は、シリンダブロック１０１に設けられた軸受１０７と、フロントハウジング１０２に設けられた軸受１０８とによって回転自在に支持されている。回転軸１０６にはラグプレート１０９が固定されており、そのラグプレート１０９に突設された支持アーム１１０等を介して揺動板１１１（「揺動体」に該当する）が支持されている。揺動板１１１は、回転軸１０６の軸線に対して傾動可能となっており、複数のシリンダ１５２に摺動自在に配置されたピストン１１２にシュー１１４を介して連結されている。回転軸１０６は、その前端部分がフロントハウジング１０２を貫通して外部に延出しており、その先端部分にはブラケット１１７が螺着されている。また、回転軸１０６とフロントハウジング１０２との前端部分の隙間を外側からシールするように、軸シール部材としてのリップシール１１５が設けられている。リップシール１１５は、回転軸１０６の周面に摺接しつつ、その周面に沿った冷媒ガスの漏洩を防止している。

フロントハウジング１０２の前端部分には、エンジンからの駆動力を伝達するプーリ１１８が軸受１１９を介して回転自在に支持されている。このプーリ１１８は、エンジンの駆動力をブラケット１１７を介して回転軸１０６に伝達する。

リアハウジング１０４の吸入室１５１は、バルブプレート１０３に設けられた吸入用リリーフ弁１２１を介してシリンダ１５２に連通する一方、冷媒入口１５６を介して蒸発器１５０にも連通している。吐出室１５３は、バルブプレート１０３に設けられた吐出用リリーフ弁１２２を介してシリンダ１５２に連通する一方、冷媒出口１５８を介して凝縮器１２０にも連通している。なお、クランク室１５４と吸入室１５１とを連通する図示しない冷媒通路には、断面積が固定されたオリフィスが配設されており、クランク室１５４から吸入室１５１へ予め設定した最低流量の冷媒の流れを許容し、圧縮機１００における冷媒の内部循環を確保している。

圧縮機１００の揺動板１１１は、その角度がクランク室１５４内でその揺動板１１１を付勢するスプリング１２５、１２６の荷重や、揺動板１１１につながるピストン１１２の両面にかかる圧力による荷重等がバランスした位置に保持される。この圧縮機１００の揺動板１１１の角度は、クランク室１５４内に吐出冷媒の一部を導入してクランク圧力Ｐｃを変化させ、ピストン１１２の両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることによって連続的に変えられる。この揺動板１１１の角度の変化によってピストン１１２のストロークを変えることにより、冷媒の吐出容量を調整するようにしている。このクランク室１５４内の圧力は、制御弁１４０により制御される。

制御弁１４０は、リアハウジング１０４に設けられた収容室１５５にその上端側から挿通され、ワッシャ１５９を介して固定されている。制御弁１４０の外周面には複数のＯリングが嵌着されており、これらのＯリングにより各冷媒通路間およびリアハウジング１０４の内外のシール性が確保されている。制御弁１４０は、ソレノイド１４３により駆動される電磁弁であり、圧縮機１００の吸入圧力Ｐｓを設定圧力に保つように、吐出室１５３からクランク室１５４に導入する冷媒流量を制御するいわゆるＰｓ感知弁として構成されている。

制御弁１４０は、圧縮機１００の運転時に吐出冷媒の一部をクランク室１５４へ導入するための冷媒通路を開閉する主弁１４１と、圧縮機１００の起動時にクランク室１５４の冷媒を吸入室１５１へ逃がすいわゆるブリード弁として機能する副弁１４２とを含む。制御弁１４０のボディ１４４には、連通路１８２を介して吸入室１５１に連通する吸入室連通ポート、連通路１８４を介してクランク室１５４に連通するクランク室連通ポート、および連通路１８６を介して吐出室１５３に連通する吐出室連通ポートが設けられている。また、ボディ１４４には、主弁１４１の開度を調整するためにソレノイド力に対抗する力を発生するパワーエレメント１４５を備える。制御弁１４０の制御状態においては、吸入圧力Ｐｓが所定の設定圧力Ｐsetとなるよう主弁１４１が自律的に動作する。

吐出弁１６０は、吐出通路１８８に配設され、圧縮機１００の吐出冷媒の順方向の流れを許容するが、逆方向の流れを遮断する逆止弁として構成されている。本実施形態では、吐出弁１６０が絞り通路１８０の下流側に設けられている。吐出弁１６０は、段付円筒状のボディ１６２に有底円筒状の弁体１６４を摺動可能に配置して構成される。ボディ１６２の上流側端部に弁孔１６６が設けられ、その弁孔１６６が吐出通路１８８の一部を構成する。ボディ１６２の下流側端部と弁体１６４との間には、弁体１６４を閉弁方向に付勢するスプリング１６８が介装されている。弁体１６４が弁孔１６６に接離することにより吐出通路を開閉する。このような吐出弁１６０の配置構成により、吐出弁１６０の上流側圧力は絞り通路１８０の下流側圧力Ｐｐと等しくなる。冷媒の流動抵抗による圧力損失を考慮すると、吐出弁１６０の下流側圧力（圧縮機１００の出口圧力ＰｄＬ）は、圧力Ｐｐよりも若干低くなる。すなわち、吐出圧力Ｐｄ（ＰｄＨ）＞圧力Ｐｐ＞出口圧力ＰｄＬの関係となるが、これらの圧力差は圧縮機１００の性能に実質的に影響のないレベルとされている。

流量センサ１７０は、２点間の差圧を感知することにより冷媒の流量を検出する差圧式のセンサである。流量センサ１７０は、その差圧を感知して変位する感圧部が設けられるセンサボディ１７２と、検出信号を出力するための出力端子が設けられるセンサヘッド１７４とを含む。本実施形態では絞り通路１８０の前後差圧、つまり吐出室１５３の吐出圧力Ｐｄと、絞り通路１８０の下流側圧力Ｐｐとの差圧（Ｐｄ−Ｐｐ）に基づき、冷媒の吐出流量が検出される。

図２は、第１実施形態に係る流量センサの構成を表す斜視図である。図３は、流量センサおよびその取付構造を表す断面図である。図４は、図３のＡ−Ａ矢視断面図である。図５は、流量センサの先端部の構造を表す図である。（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図（正面図）であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ方向矢視図（底面図）である。（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図であり、（Ｅ）は（Ａ）のＥ−Ｅ矢視断面図である。

図２に示すように、流量センサ１７０は、センサボディ１７２とセンサヘッド１７４を一体に組み付けて構成される。センサボディ１７２の先端部（センサヘッド１７４とは反対側の端部）には、弾性体（本実施形態ではウレタン樹脂、例えばウレタンゴム）からなるシール部材１７６が着脱可能に装着されている。図１に示したように、流量センサ１７０は、リアハウジング１０４の取付穴１７８にセンサボディ１７２が収容されるように取り付けられ、ワッシャ１７９を介してリアハウジング１０４に固定される。

図３および図４にも示すように、取付穴１７８の内径がその開口端（上端開口部）から奥方（下端部）に向かって段階的に縮径されており、センサボディ１７２がシール部材１７６の側から取付穴１７８に挿入されている。センサヘッド１７４は、センサボディ１７２の上端部に加締め接合されており、取付穴１７８の外部に露出する。

センサボディ１７２は、有底段付円筒状の本体１０と有底段付円柱状の区画部材１２とを上下に組み付けて構成され、その外径が上端側から下端側に向けて段階的に小さくなる外形状を有する。本体１０は、区画部材１２との間に圧力空間１４を形成し、その内方に感圧部材１６を摺動可能に収容する。本体１０の上端部がＯリング１７を介して取付穴１７８に圧入されることにより、センサボディ１７２がリアハウジング１０４に気密に固定される。区画部材１２の上端部が本体１０の下端部に圧入されることにより、本体１０と区画部材１２とが同軸状に固定されている。

感圧部材１６は、下方に向けて開口する有底円筒状をなし、本体１０により軸線方向に摺動可能に支持されている。感圧部材１６の底部上面には円ボス状の支持部１８が突設され、その内方に磁石２０（本実施形態では永久磁石）が固定されている。本体１０の上底部と感圧部材１６との間には、感圧部材１６を下方に付勢するスプリング２２が介装されている。一方、感圧部材１６の底部と区画部材１２との間には、感圧部材１６を上方に付勢するスプリング２４が介装されている。なお、スプリング２２のばね定数は、スプリング２４のばね定数よりも小さい。感圧部材１６は、圧力空間１４を上方の高圧室２６と下方の低圧室２８とに仕切る。本体１０の側部には、高圧室２６の内外を連通する連通孔３０が設けられている。

区画部材１２には、その軸線に沿って連通路３２が設けられている。連通路３２は、低圧室２８の内外を連通させる。区画部材１２は、その下半部に吐出通路１８８の一部を構成する流路形成部３４を有する。流路形成部３４は、吐出通路１８８を横断するように配置され、下方に向けて小径となるテーパ状の外形を有する。流路形成部３４には、区画部材１２の軸線に対して直角方向の軸線を有する貫通路３６が設けられている。貫通路３６の軸線方向中間部が縮径されて絞り通路１８０を形成している。絞り通路１８０は、吐出通路１８８を流れる冷媒に対して圧力損失を与え、その冷媒の流量に応じた前後差圧（絞り通路１８０の上流側圧力と下流側圧力との差圧）を生成する。

区画部材１２にはさらに、本体１０の外側の空間と貫通路３６とを連通させる連通路４２が設けられている。連通路４２は、取付穴１７８と本体１０との間に形成される間隙通路４４を介して連通孔３０と連通する。吐出通路１８８における冷媒の流れに対し、連通路４２は絞り通路１８０の上流側に開口し、連通路３２は絞り通路１８０の下流側に開口する。このため、絞り通路１８０の上流側圧力である吐出圧力Ｐｄが、連通路４２，間隙通路４４および連通孔３０を介して高圧室２６に導入される。一方、絞り通路１８０の下流側圧力である圧力Ｐｐが、連通路３２を介して低圧室２８に導入される。すなわち、連通路４２，間隙通路４４および連通孔３０が「高圧通路」を形成し、連通路３２が「低圧通路」を形成する。このような構成により、感圧部材１６は、差圧（Ｐｄ−Ｐｐ）を感知して軸線方向に変位するようになる。

センサヘッド１７４は、磁気センサ５０が設けられた基板５２と、磁気センサ５０による検出信号を出力する出力端子５４を備える。センサヘッド１７４は、磁気センサ５０がセンサボディ１７２の軸線上に位置するように（磁石２０の軸線上に位置するように）位置決めされている。

図５に示すように、シール部材１７６は、環状の嵌合部６０と円板状の底部６２とを一対の側壁部６４により接続して構成され、流路形成部３４を取り囲むように区画部材１２に嵌着される。すなわち、図３にも示したように、シール部材１７６は、流路形成部３４を導入するための第１開口部６６と、絞り通路１８０の上流側にて開口する第２開口部６８と、絞り部の下流側にて開口する第３開口部７０とを有する。嵌合部６０の内周面の所定位置には半径方向内向きに突出した嵌合凸部７２が設けられており、区画部材１２の外周面に形成された嵌合凹部７４にこの嵌合凸部７２を嵌合させることにより、シール部材１７６がセンサボディ１７２に取り付けられる。

図５（Ｅ）に示すように、底部６２には、位置決め用の嵌合凸部７６が設けられており、流路形成部３４の底部に穿設された嵌合穴７７にこの嵌合凸部７６を嵌合させることにより、シール部材１７６のセンサボディ１７２に対する周方向位置が定められる。この位置決めにより、一対の側壁部６４が、取付穴１７８における吐出通路１８８との接続部の内壁面と対向するように配置される。

一対の側壁部６４および底部６２には、その外周面にてつながる複数（本実施形態では２つ）の溝からなるラビリンスシール７８が形成され、また、その内周面にてつながる複数（本実施形態では３つ）の溝からなるラビリンスシール７９が形成されている。さらに、嵌合部６０の周囲にも凹凸形状からなるラビリンスシール部８０が設けられている。シール部材１７６は、流量センサ１７０が取付穴１７８に取り付けられた際にセンサボディ１７２と吐出通路１８８との隙間を冷媒が通過することを規制し、それにより冷媒が絞り通路１８０を通過することを促進する。

図３に戻り、以上のような構成において、磁気センサ５０は、感圧部材１６の変位に伴う磁石２０の変位に応じた検出信号を出力する。感圧部材１６は、差圧（Ｐｄ−Ｐｐ）が作用しないときの作動基準位置がスプリング２２，２４によるばね荷重により設定される。そして、差圧（Ｐｄ−Ｐｐ）が大きくなると磁気センサ５０から離間する方向に変位し、差圧が小さくなると、磁気センサ５０に近づく方向に変位する。その結果、磁石２０がその基準位置に対応する初期位置から変位する。磁気センサ５０は、その変位に応じた検出信号を出力する。図示しない制御部（判定部）は、磁気センサ５０の検出値をサンプリングし、それを積算することにより冷媒の流量を算出することができる。

以上に説明したように、本実施形態では、絞り通路１８０が流量センサ１７０の一部として一体に設けられるため、絞り通路１８０の寸法精度や組み付け精度のバラツキによる差圧の誤差を含めた特性調整を流量センサ１７０単体にて行うことができる。すなわち、流量センサ１７０を圧縮機１００に設置した後、つまり圧縮機１００の完成状態にて改めて特性調整を行う必要がなくなる。このことは、圧縮機１００を組み立てるセットメーカではなく、流量センサ１７０を製造する部品メーカにてその特性調整を容易に行うことができることを意味する。

また、圧縮機１００において制御弁１４０が取り付けられるリアハウジング１０４に流量センサ１７０のセンサボディ１７２が収容される。すなわち、圧縮機１００のハウジングそのものに対してセンサボディ１７２を組み付ける構造としたため、流量センサ１７０を圧縮機１００に取り付けるための別部材を別途設ける必要がなくなる。また、リアハウジング１０４という単一の部材に対して制御弁１４０の収容室１５５とセンサボディ１７２の取付穴１７８を成形すればよいため、圧縮機１００の製造プロセスも簡素化される。このため、圧縮機１００に対する流量センサ１７０の取付構造を低コストに実現できる。

さらに、流量センサ１７０をセンサボディ１７２とセンサヘッド１７４とを組み付けたセンサユニットとし、先端に向かうほど外径が小さくなる形状としたため、穴部への挿入および設置が容易となる。このため、圧縮機１００への流量センサ１７０の組み付けに際して、センサボディ１７２を取付穴１７８の入口側から挿入するだけでよく、その組み付け作業を簡易に行うことができる。また、このような構成により、圧縮機１００の吐出通路１８８とつながるように取付穴を設けられれば、それがリアハウジング１０４に設けられようと、他のハウジング部分に設けられようと、流量センサ１７０を容易に組み付けることができる。すなわち、流量センサ１７０の圧縮機１００への取付箇所につき多様性が生まれる。言い換えれば、このように取付箇所の制約がかかり難いことから、流量センサとしの汎用性が高められる。

また、本実施形態では、センサボディ１７２と取付穴１７８との間に形成される間隙通路４４を上流側圧力を導入するための高圧通路（圧力導入通路）の一部とした。この構成によれば、例えば特許文献１に示されるような斜めで細長い圧力導入通路を形成するなど、特殊な加工を行う必要がなく、圧縮機１００全体の製造コストの低減にもつながる。また、絞り通路１８０の軸線と吐出通路１８８の軸線とが一致又は平行となるよう、絞り通路１８０の構造および配置を設定した。このため、吐出通路１８８における絞り通路１８０の前後の流路をストレートに構成でき、絞り部における必要以上の圧力損失を防止することができる。

さらに、センサボディ１７２の先端部にシール部材１７６を装着したため、センサボディ１７２と吐出通路１８８との隙間を冷媒が通過することを規制でき、それにより冷媒が絞り通路１８０を通過することを促進できる。その結果、絞り通路１８０による狙い通りの差圧が得られ易くなる。また、シール部材１７６を弾性体としたため、取付穴１７８や吐出通路１８８との密着性が良く、さらにシール部材１７６の内外周面にラビリンスシール７８，７９（凹凸形状）が設けられることで、高いシール性を得ることができる。

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態に係る流量センサの構成を表す斜視図である。図７は、流量センサおよびその取付構造を表す断面図である。図８は、図７のＡ−Ａ矢視断面図である。以下では第１実施形態との相異点を中心に説明する。なお、同図において第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付している。

図６に示すように、本実施形態の流量センサ２７０は、第１実施形態のような特殊形状のシール部材１７６に代えて、センサボディ２７２の下半部にシール用のＯリング２１７，２１８が設けられる。本実施形態では図７に示すように、リアハウジング１０４の吐出通路１８８における段差部に取付穴１７８が設けられる。すなわち、吐出通路１８８の所定箇所には上流側通路２８０と下流側通路２８２とを上下に接続する接続通路２８４が設けられ、取付穴１７８は、その接続通路２８４と同軸状に形成されている。

本体１０の下部には、ばね受け２１１を介して区画部材２１２が接続されている。本実施形態では、形状がやや複雑な区画部材２１２を樹脂材にて構成する。加工を容易にするためである。本体１０およびばね受け２１１は金属（例えばアルミニウム）からなる。ばね受け２１１は本体１０に圧入され、区画部材２１２は、本体１０に加締め接合されている。区画部材２１２における本体１０との接合面にはＯリング２２０が嵌着されている。Ｏリング２２０は、間隙通路４４から低圧室２８への冷媒の漏洩を防止する。スプリング２４は、感圧部材１６の底部とばね受け２１１との間に介装されている。

また、ばね受け２１１および区画部材２１２を貫通するように連通路２３２が設けられている。連通路２３２は、区画部材２１２の側部に開口し、低圧室２８と下流側通路２８２とを連通させる。区画部材２１２の下部には、上流側通路２８０と下流側通路２８２とを連通させる絞り通路１８０が設けられている。絞り通路１８０は、冷媒の流れ方向に沿うようにその軸線がセンサボディ２７２の軸線に対して４５度をなすように設けられている。Ｏリング２１７は、区画部材２１２の上部外周面に嵌着され、間隙通路４４と下流側通路２８２との間のシール性を確保する。Ｏリング２１８は、区画部材２１２の下端部外周面に嵌着され、冷媒が区画部材２１２と取付穴１７８との間を介して漏洩することを防止する。

図８に示すように、連通路４２は区画部材２１２を貫通し、間隙通路４４と上流側通路２８０とを連通させる。これにより、上流側通路２８０を流れる冷媒の一部は、連通路４２を介して間隙通路４４へ導入され、さらに連通孔３０を介して高圧室２６に導入される（図７参照）。

本実施形態においても第１実施形態と同様の作用効果を得ることができるが、さらに、シール部材を簡素なＯリング２１７，２１８に置き換えたため、低コストに実現することができる。また、本実施形態のように吐出通路１８８の複雑な形状部分に対しても流量センサ２７０を取り付けることが可能となる。

［第３実施形態］
図９は、第３実施形態に係る流量センサの構成を表す斜視図である。図１０は、流量センサおよびその取付構造を表す断面図である。図１１は、図１０のＡ−Ａ矢視断面図である。以下では第１，第２実施形態との相異点を中心に説明する。なお、同図において第１，第２実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付している。

図９に示すように、本実施形態の流量センサ３７０は、第２実施形態と同様にセンサボディ３７２の下半部にシール用のＯリング２１７，２１８が設けられる。図１０に示すように、本体１０の下部には、区画部材３１２の上端部が圧入されている。区画部材３１２は、金属材（例えばアルミニウム）からなり、第２実施形態におけるばね受け２１１と区画部材２１２とを一体成形したような形状を有する。

区画部材３１２の下部には、上流側通路２８０と下流側通路２８２とを連通させる絞り通路１８０が設けられている。図１１にも示すように、絞り通路１８０は、その軸線がセンサボディ３７２の軸線と一致するように設けられている。すなわち、絞り通路１８０は、上流側通路２８０および下流側通路２８２のそれぞれに対して直交している。

本実施形態においても第２実施形態と同様の作用効果を得ることができるが、さらに、絞り通路１８０を区画部材３１２の軸線に沿うようにしたため、絞り通路１８０の加工が容易となり、より低コストに実現することができる。

［第４実施形態］
図１２は、第４実施形態に係る流量センサの構成を表す斜視図である。図１３は、流量センサおよびその取付構造を表す断面図である。図１４は、図１３のＡ−Ａ矢視断面図である。以下では第１〜第３実施形態との相異点を中心に説明する。なお、同図において第１〜第３実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付している。

図１２に示すように、本実施形態の流量センサ４７０は、センサボディ４７２とセンサヘッド４７４とを組み付けて構成され、第１実施形態と同様にセンサボディ４７２の下部にシール部材１７６が設けられる。ただし、流量センサ４７０は、磁気センサではなく、歪みゲージを用いた圧力センサである点で第１実施形態とは異なる。

図１３および図１４に示すように、センサボディ４７２は、段付円筒状の本体４１０の内方にセンサモジュール４２０を収容するようにして構成されている。本体４１０は、第１実施形態の本体１０と区画部材１２とを一体化したような構造を有する。本体４１０には、その軸線に沿った連通路３２と、それとほぼ平行に延びる連通路４２が設けられている。本体４１０の下部には流路形成部３４が設けられ、その内方に絞り通路１８０が設けられている。本体４１０の上部には段付円柱状の区画部材４１２がＯリング４１４，４１６を介して組み付けられている。また、本体４１０の上端部には、センサヘッド４７４がＯリング４１７を介して加締め接合されている。そして、区画部材４１２と本体４１０とにより囲まれる空間にセンサモジュール４２０が配置されている。

センサモジュール４２０は、段付円筒状のハウジング４２２と、ハウジング４２２の中央に支持された感圧部材４２４とを備える。ハウジング４２２は、上ハウジングと下ハウジングからなり、それらの間に配線基板４８０を挟むように組み付けられる。ハウジング４２２および配線基板４８０には、ハウジング４２２の軸線に沿う貫通路４２６が設けられ、その貫通路４２６の中間部を横断するように感圧部材４２４が配置されている。感圧部材４２４は、配線基板４８０の中央部に実装されている。貫通路４２６の内方に圧力空間１４が形成され、感圧部材４２４により高圧室２６と低圧室２８とに仕切られている。感圧部材４２４は、可撓性部材からなり、その前後差圧（高圧室２６と低圧室２８との差圧）により変形する歪みゲージを含み、その歪み量に応じた検出信号を出力する。感圧部材４２４による検出信号は、センサヘッド４７４から延びる出力端子４５４を介して外部装置（制御部）へ出力される。

区画部材４１２は、その下部中央部がＯリング４２８を介してハウジング４２２の上端開口部に挿通されるように連結されている。区画部材４１２と本体４１０とを貫通するようにＬ字状の連通路４３０が設けられている。連通路４３０は、間隙通路４４（図３参照）と高圧室２６とを連通させる。すなわち、連通路４２，間隙通路４４および連通路４３０が「高圧通路」を形成する。

連通路３２の上部には円筒状の通路部材４４０が圧入されている。通路部材４４０の長手方向中央部には係止リング４４２が固定されている。通路部材４４０は、その下端部がＯリング４４４を介して連通路３２に圧入され、上端部がＯリング４４６を介してハウジング４２２の下端開口部に挿通されるように連結されている。通路部材４４０の内部通路は、低圧室２８と連通路３２とを連通させる。すなわち、通路部材４４０の内部通路と連通路３２が「低圧通路」を形成する。このような構成により、感圧部材１６は、差圧（Ｐｄ−Ｐｐ）を感知して軸線方向に変位（変形）する。

センサヘッド４７４は、Ｌ字状の出力端子４５４を備える。出力端子４５４の一端は外部に露出するが、他端側は区画部材４１２を貫通し、配線基板４８０に接続されている。本実施形態においても第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本実施形態では、低圧室２８と連通路３２とを連通させるために通路部材４４０を設け、センサモジュール４２０と本体５１０との間に介在させる例を示した。変形例においては、このような通路部材４４０を省略してもよい。例えば、連通路３２の上端開口部を円ボス状に突出させ、センサモジュール４２０のハウジング４２２に嵌合させてもよい。それにより、通路部材４４０，係止リング４４２およびＯリング４４４が不要になるなど、部品点数を削減することができる。

［第５実施形態］
図１５は、第５実施形態に係る流量センサの構成を表す斜視図である。図１６は、流量センサおよびその取付構造を表す断面図である。図１７は、図１６のＡ−Ａ矢視断面図である。以下では第１〜第４実施形態との相異点を中心に説明する。なお、同図において第１〜第４実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付している。

図１５に示すように、本実施形態の流量センサ５７０は、第３実施形態と同様にセンサボディ５７２の下半部にシール用のＯリング２１７，２１８が設けられる。図１６に示すように、本体５１０の下部には、上流側通路と下流側通路とを連通させる絞り通路１８０が設けられている。図１７にも示すように、絞り通路１８０は、その軸線がセンサボディ５７２の軸線と一致するように設けられている。このような構成により、第３実施形態と同様に絞り通路１８０の加工が容易となり、低コストに実現することができる。

［第６実施形態］
図１８は、第６実施形態に係る圧縮機に対する流量センサおよび制御弁の取付構造を示す図である。以下では第１実施形態との相異点を中心に説明する。同図において第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付している。

本実施形態の圧縮機６００では、流量センサ１７０にて感知する差圧を、吐出弁１６０の下流側圧力Ｐｐ２と出口圧力ＰｄＬとの差圧（Ｐｐ２−ＰｄＬ）としている。すなわち、リアハウジング６０４における吐出弁１６０が収容される圧力室と冷媒出口１５８との間に絞り通路１８０が位置するように流量センサ１７０が配置されている。このように、吐出流量を検出するための２点間の差圧は、吐出室１５３と冷媒出口１５８との間に適宜設定することができる。なお、本実施形態および変形例は、第１実施形態のみならず、第２〜第５実施形態の制御弁および流量センサの取付構造に対しても適用可能であることは言うまでもない。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

上記実施形態では、センサボディと取付穴１７８との間に形成される間隙通路を高圧通路とし、センサボディの軸線に沿って延びる通路部を低圧通路とする例を示した。変形例においては、センサボディと取付穴１７８との間に形成される間隙通路を低圧通路とし、センサボディの軸線に沿って延びる通路部を高圧通路としてもよい。すなわち、圧力空間１４における高圧室２６と低圧室２８との位置関係を逆転させてもよい。

上記実施形態では、本発明の流量センサが適用される対象装置として可変容量圧縮機を例示し、冷媒の流れを制御する制御弁として、被感知圧力として吸入圧力Ｐｓを感知して動作するいわゆるＰｓ感知弁を例示した。変形例においては、異なる制御方式の制御弁が組み込まれる圧縮機に対し、各実施形態の流量センサを適用してもよい。また、圧縮機に限らず、流体が流れる内部通路を有する装置に対し、各実施形態の流量センサを適用してもよい。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１０ 本体、 １２ 区画部材、 １４ 圧力空間、 １６ 感圧部材、 ２０ 磁石、 ２６ 高圧室、 ２８ 低圧室、 ３０ 連通孔、 ３２ 連通路、 ３４ 流路形成部、 ３６ 貫通路、 ４２ 連通路、 ４４ 間隙通路、 ５０ 磁気センサ、 ５４ 出力端子、 ６６ 第１開口部、 ６８ 第２開口部、 ７０ 第３開口部、 ７８ ラビリンスシール、 ７９ ラビリンスシール、 １００ 圧縮機、 １１１ 揺動板、 １１２ ピストン、 １２０ 凝縮器、 １３０ 膨張装置、 １４０ 制御弁、 １５０ 蒸発器、 １５１ 吸入室、 １５３ 吐出室、 １５４ クランク室、 １６０ 吐出弁、 １７０ 流量センサ、 １７２ センサボディ、 １７４ センサヘッド、 １７６ シール部材、 １７８ 取付穴、 １８０ 絞り通路、 １８８ 吐出通路、 ２１２ 区画部材、 ２３２ 連通路、 ２７０ 流量センサ、 ２７２ センサボディ、 ２７８ 取付穴、 ３１２ 区画部材、 ３７０ 流量センサ、 ３７２ センサボディ、 ４１０ 本体、 ４１２ 区画部材、 ４２０ センサモジュール、 ４２４ 感圧部材、 ４２６ 貫通路、 ４３０ 連通路、 ４４０ 通路部材、 ４５４ 出力端子、 ４７０ 流量センサ、 ４７２ センサボディ、 ４７４ センサヘッド、 ４８０ 配線基板、 ５１０ 本体、 ５７０ 流量センサ、 ５７２ センサボディ、 ６００ 圧縮機。

Claims (8)

1. 対象装置の主通路を流れる流体の流量を検出するための差圧式の流量センサであって、
   前記主通路に配置されることにより差圧を生成する絞り部と、前記絞り部の上流側圧力を導入するための高圧通路と、前記絞り部の下流側圧力を導入するための低圧通路と、前記高圧通路と前記低圧通路とを仕切るように配設されて前記上流側圧力と前記下流側圧力との差圧を感知して変位する感圧部と、を含むセンサボディと、
   前記感圧部の変位に応じた検出信号を出力する出力端子が設けられるセンサヘッドと、
   を備え、
   前記センサボディの一端側に前記絞り部が設けられる一方、前記センサボディの他端側に前記センサヘッドが一体に設けられ、前記対象装置の取付穴に前記絞り部の側から差し込まれるようにして取り付け可能な外形状を有することを特徴とする流量センサ。
2. 前記センサボディは、その外径が前記他端側から前記一端側に向けて段階的に小さくなる形状を有することを特徴とする請求項１に記載の流量センサ。
3. 前記高圧通路および前記低圧通路の少なくとも一方は、前記センサボディと前記取付穴との間に形成される間隙通路をその一部として含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の流量センサ。
4. 前記センサボディの先端部に取り付けられ、当該流量センサが前記取付穴に取り付けられた際に前記センサボディと前記主通路との隙間を流体が通過することを規制し、それにより流体が前記絞り部を通過することを促進するシール部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の流量センサ。
5. 前記シール部材は、
   前記絞り部を含む前記センサボディの先端部を導入するための第１開口部と、
   前記絞り部の上流側にて開口する第２開口部と、
   前記絞り部の下流側にて開口する第３開口部と、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載の流量センサ。
6. 前記シール部材は、前記主通路との対向面にラビリンスシール部を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の流量センサ。
7. 前記感圧部は、前記センサボディに支持され、前記差圧を受けて変形する歪みゲージを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の流量センサ。
8. 前記対象装置としての可変容量圧縮機から吐出される冷媒の流量を検出するためのセンサとして、その圧縮機のハウジングに形成された前記取付穴に対して前記センサボディが着脱可能となるように構成され、
   前記ハウジング内に形成された前記主通路としての吐出通路における所定の２点間の差圧を検知することにより、その差圧に応じた信号を出力することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の流量センサ。

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