JP6223715B2 - 流量検出装置、及びその流量検出装置を備えた圧縮機及び冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は流体通路の流量を検出する流量検出装置、及びその流量検出装置を備えた圧縮機及び冷凍装置に関する。

従来、流体の差圧に応じて弁体を開閉させることにより、流体の絞り量を変化させ、小流量から大流量に亘って広範囲に変化する流体の流量を計測する流量計測装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
また、冷媒ガスの流量の変化に対応して移動する可動体を備え、可動体が有する磁石の磁束密度を検出し、検出された磁束密度に基づき冷媒ガスの流量を検出する可変容量圧縮機が開示されている（例えば特許文献２参照）。

特開平９−２５７５３４号公報 特開２００７−３０３４１６号公報

特許文献１に開示されている流量計測装置は、流体の差圧に応じて弁体を開閉させる弁機構が流体通路に配設されていれば、新たに絞り等の圧損要素を付加することなく、その前後の差圧を検出する圧力センサを付加すれば流量検出が可能となる。しかしながら微小差圧を検出するものであると圧力センサは高価となり、コスト的な問題があった。

一方、特許文献２に示されるように、流体の差圧に応じて動作する可動体に磁石を固定し、磁石の磁束密度の変化を磁気検出手段（ホール素子）で検出する方法がある。磁石及びホール素子による流量検出は、圧力センサを使用するより比較的安価であるので、特許文献１に示される弁体に磁石を固定し、磁石の磁束密度の変化をホール素子で検出することにより流量検出することも考えられる。

しかしながら、このような流量検出方法では以下のような問題がある。第１に、弁体に磁石を付加するので差圧弁の軸方向の長さが長くなり、弁機構の軸方向寸法が増大して流量検出装置の装着性が悪化するおそれがある。第２に、流体通路を流れる流体には異物が含まれている場合が多く、異物によって流量検出精度が悪化するおそれがある。第３に、流体通路を流れる流体により弁体が振動して磁石の位置が安定せず、磁石の磁束密度に誤差を生じ、流量検出精度のさらなる悪化を招くおそれがある。第４に、流量検出装置で検出された冷媒流量は圧縮機の駆動トルクの推定に利用されることがあるが、流量検出精度の悪化に伴い、圧縮機の駆動トルク推定を精度良く行えないおそれがある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型化及び低コスト化を図りながら、磁石が配設されている領域への異物の侵入を抑制し、高精度な流量検出及び圧縮機の駆動トルク推定を実現した流量検出装置、及びその流量検出装置を備えた圧縮機及び冷凍装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明の流量検出装置は、流体通路の上流側に開口する入口孔、及び、該入口孔の周囲に弁座を有する第１外端壁と、該第１外端壁と反対側の第２外端壁と、流体通路の下流側に開口する出口孔を有する円筒形状の外側壁とから区画された弁室と、弁座に当接可能に対峙する第１内端壁、該第１内端壁と反対側の第２内端壁、及び、外側壁に摺動可能に支持される円筒形状の内側壁を有し、弁室において第１内端壁及び内側壁によって区画され、入口孔を介して流体通路の上流側圧力が作用する第１領域と、弁室において第２内端壁及び内側壁によって、第１領域と流体通路の下流側圧力が作用する第２領域とに区画形成し、第１領域と第２領域との圧力差に応じ外側壁に支持されながら移動して入口孔を開閉する弁体と、弁体を弁座に向けて付勢するコイルバネと、第２内端壁に固定された磁石と
を具備した弁機構と、弁室の外方において磁石に対向して配設され、磁石の磁束密度の変化を検出する磁気検出手段とを備え、弁室は、第２領域と区画された収容室を有し、収容室には、弁体に固定された磁石が収容され、磁石は、弁室における弁体の全移動範囲において、収容室に収容されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、収容室は、第２外端壁からコイルバネの内側において第２領域側に突設される円筒形状の突側壁により形成される。
請求項３記載の発明では、弁体の内側壁は、外側壁に対し第１間隙を有して対峙する大径部と、大径部よりも小径であって突側壁に対し第２間隙を有して対峙する小径部とからなり、第２内端壁に固定された磁石は小径部の内側に配設され、コイルバネは、その端がそれぞれ第２領域において大径部と小径部との間の段差面と第２外端壁とに当接されており、大径部が外側壁に所定の当接領域で当接したとき、弁体の移動方向に沿う中心線を跨いだ当接領域の反対側の対角領域においては、大径部が外側壁に非当接であり且つ小径部が突側壁に当接するべく、第１間隙及び第２間隙が調整される。

請求項４記載の発明では、突側壁は収容室と弁室の第２領域とを連通する絞り通路を有する。
請求項５記載の発明では、突側壁は、コイルバネの第２外端壁側を弁体の移動方向に沿って案内し、位置決めするガイド部材である。
請求項６記載の発明では、外側壁は、流体通路の下流側と第２領域とを連通し、第２領域に流体通路の下流側圧力を作用させる連通孔を有する。

請求項７記載の発明では、連通孔は第２外端壁に面した外側壁に形成される。
請求項８記載の発明では、弁機構と磁気検出手段とは一体に構成されている。
請求項９記載の本発明の圧縮機は、上記いずれかの流量検出装置を作動流体の吐出通路又は吸入通路に設けることを特徴とする。

請求項１０記載の本発明の冷凍装置は、上記いずれかの流量検出装置を作動流体の循環通路に設けることを特徴とする。

請求項１記載の本発明の流量検出装置によれば、この流量検出装置は第１領域と第２領域との圧力差に応じて作動する弁機構を備え、例えば圧縮機や冷凍装置に圧力差に応じて作動する弁機構が既に配設されている場合には、この弁機構に磁石と磁気検出手段とを付加するだけで、弁機構により流体の流量検出が可能となる。

また、磁石は弁室内の収容室に収容されるため、磁石の配置に伴う弁機構の軸方向寸法の増大を抑制することができる。したがって、小型且つ低コストの流量検出装置を簡単な構成で実現することができる。
また、弁室に収容室を有することにより、磁石は第２領域と区画された収容室内の領域のみに曝されるため、たとえ第１領域から外側壁と内側壁との間の間隙を介して流体とともに第２領域に異物が侵入したとしても、磁石が配設されている領域に異物が侵入することを抑制することができる。

また、第２領域は、流体通路（第１領域）と区画された空間であり、緩衝室（ダンパー室）として機能させることができるため、弁体の振動を抑制して磁石の位置を安定化することが可能となる。したがって、磁石の磁束密度の誤差を効果的に排除し、流量検出精度を大幅に高めることができる。
請求項２記載の発明によれば、収容室が第２外端壁からコイルバネの内側において第２領域側に突設される円筒形状の突側壁により形成されることにより、収容室をコイルバネの内側に納めて配置することができるため、収容室形成に伴う弁機構の軸方向寸法の増大を抑制することができる。したがって、流量検出装置のさらなる小型化を実現することができる。

請求項３記載の発明によれば、大径部が外側壁に所定の当接領域で当接したとき、弁体の移動方向に沿う中心線を跨いだ当接領域とは反対側の対角領域においては、大径部が外側壁に非当接であり且つ小径部が突側壁に当接するべく、第１間隙及び第２間隙が調整される。これにより、当接領域及び対角領域の双方において大径部のみ又は小径部のみが弁室の側壁（外側壁又は突側壁）に当接されることが防止される。このような大径部のみ又は小径部のみの２点支持を防止することにより、中心線に対する弁体の過度な傾斜が抑制され、弁室における弁体の移動をさらに円滑に行うことができる。

請求項４記載の発明によれば、突側壁は収容室と弁室とを連通する絞り通路を有することにより、収容室がこれに収容される小径部によって密閉状態となることが防止され、収容室の内圧によって弁体の移動が阻害されることが防止される。
また、絞り通路の開口面積を調整することにより、弁体の移動に伴う緩衝作用（ダンパー効果）を収容室に持たせることができるため、弁体の振動をさらに抑制して磁石の位置を安定化することが可能となる。

請求項５記載の発明によれば、コイルバネの第２外端壁側を弁体の移動方向に沿って案内し、位置決めするガイド部材として突側壁を利用することにより、コイルバネのガイド部材を別途設ける必要が無いため、流量検出装置のさらなる低コスト化を実現することができる。
請求項６記載の発明によれば、第１領域から第２領域に侵入する流体中の異物は、大径部と外側壁との間隙から外側壁に沿って侵入する流体の流れ（漏れ）に含まれている。しかし、外側壁が流体通路の下流側と第２領域とを連通する連通孔を備えることにより、第２領域に流体通路の下流側圧力を作用させながら、外側壁に沿って侵入した異物を流体の流れ（漏れ）により外側壁の連通孔から効率的に排出することができるため、収容室への異物の侵入をさらに抑制することができる。

請求項７記載の発明によれば、第２領域に侵入した異物は流体の流れ（漏れ）に押しやられて第２外端壁近傍に集まり易いため、連通孔が第２外端壁に面した外側壁に形成されていることにより、異物を連通孔からさらに効率的に排出することができ、収容室への異物の侵入をさらに抑制することができる。

請求項８記載の発明によれば、弁機構と磁気検出手段とが一体に構成されていることにより、流量検出装置の小型化に貢献するのみならず、設置対象となる装置への装着性を高めることができ、また、流量検出装置の出力校正を容易に行うことができるため、流量検出装置のさらなる小型化及び低コスト化を実現することができる。

請求項９記載の本発明の圧縮機によれば、上記いずれかの流量検出装置を圧縮機の吐出通路又は吸入通路に設けることにより、流量検出装置による高精度となる作動流体の流量検出値を圧縮機の駆動トルク推定に使用することができるため、駆動トルクの推定精度を大幅に高めることができる。
請求項１０記載の本発明の冷凍装置によれば、上記いずれかの流量検出装置を冷凍装置の循環通路に設けることにより、流量検出装置によって冷凍回路における作動流体の循環流量を容易に且つ高精度に検出することができる。

本発明の一実施形態に係る可変容量圧縮機の縦断面図である。 図１の流量検出装置の弁体が弁座に当接している状態を示した縦断面図である。 図２の流量検出装置の弁体が弁座から最も遠ざかった状態を示した縦断面図である。 図１の流量検出装置の要部を拡大した図である。 本発明の変形例に係る流量検出装置の要部を示した縦断面図である。 本発明の別の変形例に係る流量検出装置の要部を示した縦断面図である。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
図１に示すように可変容量圧縮機１００は、車両エアコンシステムに使用されるクラッチレス圧縮機であって、複数のシリンダボア１０１ａを備えたシリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の一端に設けられたフロントハウジング１０２と、シリンダブロック１０１の他端にバルブプレート１０３を介して設けられたシリンダヘッド１０４とを備えている。

シリンダブロック１０１とフロントハウジング１０２とによってクランク室１４０が規定され、クランク室１４０内には駆動軸１１０が延設されている。駆動軸１１０の周囲には斜板１１１が配置され、斜板１１１は駆動軸１１０に固定されたロータ１１２とリンク機構１２０とを介して駆動軸１１０に連結され、斜板１１１の傾角は駆動軸１１０に沿って変更可能となっている。

リンク機構１２０は、ロータ１１２から突設された第１アーム１１２ａと、斜板１１１から突設された第２アーム１１１ａと、一端側が第１連結ピン１２２を介して第１アーム１１２ａに対して回動自在に連結され、他端側が第２連結ピン１２３を介して第２アーム１１１ａに対して回動自在に連結されたリンクアーム１２１とから構成されている。

斜板１１１の貫通孔１１１ｂは、斜板１１１が最大傾角と最小傾角との範囲で傾動可能となるよう形状とされており、貫通孔１１１ｂには駆動軸１１０と当接する最小傾角規制部が形成されている。駆動軸１１０に対して直交する斜板１１１の傾角を０°とした場合、貫通孔１１１ｂの最小傾角規制部は斜板１１１をほぼ０°まで傾角変位可能なように形成されている。

ロータ１１２と斜板１１１との間には斜板１１１を最小傾角に向けて最小傾角に至るまで付勢する傾角減少バネ１１４が装着され、また、斜板１１１とバネ支持部材１１６との間には斜板１１１の傾角を増大する方向に付勢する傾角増大バネ１１５が装着されている。最小傾角において傾角増大バネ１１５の付勢力は傾角減少バネ１１４の付勢力より大きく設定されているので、駆動軸１１０が回転していないときは、斜板１１１は傾角減少バネ１１４と傾角増大バネ１１５との付勢力がバランスする傾角に位置する。

駆動軸１１０の外端は、フロントハウジング１０２の外側に突出したボス部１０２ａ内を貫通して外側に突出され、図示しない動力伝達装置に連結されている。なお、駆動軸１１０とボス部１０２ａとの間には、軸封装置１３０が挿入され、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１１０とロータ１１２との連結体は、ラジアル方向において軸受１３１、１３２で支持され、スラスト方向において軸受１３３及びスラストプレート１３４で支持されている。なお、スラストプレート１３４と駆動軸１１０の内端との隙間は調整ネジ１３５により所定の隙間に調整されている。したがって、外部駆動源からの動力が動力伝達装置に伝達されると、駆動軸１１０は動力伝達装置と同期して回転可能となっている。

シリンダボア１０１ａ内には、ピストン１３６が配置され、クランク室１４０側に突出したピストン１３６の端部の内側空間には斜板１１１の外周部が収容されている。斜板１１１は一対のシュー１３７を介してピストン１３６と連動し、斜板１１１の回転によりピストン１３６がシリンダボア１０１ａ内を往復動することが可能となる。

シリンダヘッド１０４には、中央部に配置された吸入室１４１と、吸入室１４１を環状に取り囲む吐出室１４２とが形成されている。吸入室１４１は、バルブプレート１０３に設けられた連通孔１０３ａと、吸入弁形成板に形成された吸入弁（図示せず）とを介してシリンダボア１０１ａと連通している。吐出室１４２は、吐出弁形成板に形成された吐出弁（図示せず）と、バルブプレート１０３に設けられた連通孔１０３ｂとを介してシリンダボア１０１ａと連通している。

フロントハウジング１０２、シリンダブロック１０１、バルブプレート１０３、シリンダヘッド１０４が、図示しないセンターガスケット、シリンダガスケット、ヘッドガスケットを介して複数の通しボルト１０５によって締結されて圧縮機ハウジングが形成される。
シリンダヘッド１０４には、冷凍装置を構成する車両エアコンシステムの低圧領域の外部配管と吸入室１４１とを連通する吸入通路（流体通路）１０４ａと、高圧領域の外部配管と吐出室１４２とを連通する吐出通路（流体通路）１０４ｂとが形成されている。シリンダヘッド１０４には吐出通路１０４ｂを開閉する弁機構を備えた後述する流量検出装置２００が配設されている。

シリンダヘッド１０４にはさらに制御弁３００が設けられている。制御弁３００は吐出室１４２とクランク室１４０とを連通する圧力供給通路１４５の開度を調整し、クランク室１４０への吐出ガス導入量を制御する。また、バルブプレート１０３にはオリフィス１０３ｃが形成され、クランク室１４０内の冷媒は、連通路１０１ｃ、空間１０１ｄ、オリフィス１０３ｃから構成された放圧通路１４６を介して吸入室１４１へ流れる。

したがって、制御弁３００によりクランク室１４０の圧力を変化させ、斜板１１１の傾斜角、つまりピストン１３６のストロークを変化させることにより、可変容量圧縮機１００の吐出容量を可変制御することができる。
エアコン作動時、つまり可変容量圧縮機１００の作動状態では、外部信号に基づいて制御弁３００に内蔵されるソレノイドの通電量が調整され、吸入室１４１の圧力が所定値になるように吐出容量が可変制御される。制御弁３００は、外部環境に応じて、吸入圧力を最適制御することができる。また、エアコン非作動時、つまり可変容量圧縮機１００の非作動状態では、制御弁３００は、制御弁３００に内蔵されるソレノイドの通電をＯＦＦすることにより圧力供給通路１４５を強制開放し、可変容量圧縮機１００の吐出容量を最小に制御する。

図２に示すように、流量検出装置２００は、弁体２１０と、圧縮コイルバネ（コイルバネ）２２０と、第１ハウジング２３０と、第２ハウジング２４０と、磁気検出手段２５０と、２つのＯリング２６０、２６１とから構成されている。
弁体２１０は、流量検出装置２００から見て冷媒の上流側に位置する吐出室１４２に面した端壁（第１内端壁）２１１ａと、端壁２１１ａと連続して形成される円筒状の側壁（内側壁）２１１ｂとを有する第１部材２１１と、第１部材２１１に固定されて弁体２１０の第１部材２１１とは反対側に突出し、第１部材２１１の円筒状の側壁２１１ｂより小径の円筒状の側壁（内側壁）２１２ａ、及び第１部材２１１の端壁２１１ａと反対側に位置する端壁（第２内端壁）２１２ｅを有する第２部材２１２と、第２部材２１２の端壁（第１内端壁）２１２ｅに露出して収容固定された磁石２１３とから構成されている。

弁体２１０の側面は側壁２１１ｂからなる大径部２１４と側壁２１２ａからなる小径部２１５とから構成されている。第１部材２１１と第２部材２１２とで区画される弁体２１０の内部空間は、第２部材２１２に形成された連通孔２１２ｂにおいて弁体２１０の外部と連通している。なお、第１部材２１１及び第２部材２１２は金属材料（例えばアルミ系材料）、あるいは樹脂材料で形成されている。

第１ハウジング２３０は、円筒状の側壁（外側壁）２３１と、円筒状の側壁２３１の一端側の端壁（第１外端壁）２３２とを有し、側壁２３１の他端側は第１ハウジング２３０においては開放されている。第１ハウジング２３０の内部には弁体２１０が配設され、弁体２１０の大径部２１４が摺動可能に支持される円筒状の弁室２３３が形成されている。端壁２３２には弁体２１０の端壁２１１ａに対峙した弁座２３２ａが形成されている。弁座２３２ａの内側には弁室２３３と吐出室１４２とを連通する入口孔２３２ｂが形成されており、換言すると、端壁２１１ａには、吐出通路１０４ｂの上流側に開口された入口孔２３２ｂと、入口孔２３２ｂの周囲に形成された弁座２３２ａとが形成されている。

さらに側壁２３１には弁室２３３と吐出通路１０４ｂとを連通する出口孔２３１ａが形成されており、出口孔２３１ａは吐出通路１０４ｂの下流側に開口されている。
端壁２３２は、入口孔２３２ｂ及び弁座２３２ａが形成された金属材料（例えば黄銅系材料）からなる弁座部材であって、円筒状の側壁２３１は、この金属製の端壁２３２をインサート成形した樹脂材料により形成されている。なお、第１ハウジング２３０をすべて金属材料で形成しても良い。

第１ハウジング２３０に、側壁２３１の端壁２３２側から弁室２３３内に弁体２１０と圧縮コイルバネ２２０とを収容し、側壁２３１の他端側を第２ハウジング２４０の一端側に嵌合固定することで弁室２３３が閉塞される。
第２ハウジング２４０は円筒状の側壁２４１と、円筒状の側壁２４１の他端側を閉塞する端壁（第２外端壁）２４２とを有し、第２ハウジング２４０は金属材料（例えばアルミ系材料）で形成されている。

このように、弁室２３３は、端壁２３２、端壁２３２と反対側に位置する端壁２４２、及び側壁２３１により画定される。
図３に示すように、弁体２１０の大径部２１４と弁室２３３における側壁２３１の内周面との第１間隙Ｇ１は、例えば数十ミクロン〜２００ミクロン程度の微小隙間に管理され、さらに弁体２１０の端壁２１１ａと側壁２１１ｂとによって、弁室２３３は圧力供給通路１４５の一部を成す第１領域２３３ａと、第１領域２３３ａと画成された第２領域２３３ｂとに区画されている。

第１ハウジング２３０の側壁２３１には第２領域２３３ｂと吐出通路１０４ｂの下流側とを連通する連通孔２３１ｂが形成されている。連通孔２３１ｂは側壁２３１の端壁２４２に面した位置に形成され、換言すると弁座２３２ａから最も離れた第２領域２３３ｂの端に形成されている。
圧縮コイルバネ２２０は弁室２３３の第２領域２３３ｂに配設され、圧縮コイルバネ２２０の一端は第２ハウジング２４０の端壁２４２に当接している。一方、圧縮コイルバネ２２０の他端は弁体２１０の側壁２１１ｂの端面、換言すると、大径部２１４と小径部２１５とを画成する段差面２１１ｅに当接している。これより圧縮コイルバネ２２０は、弁体２１０を弁座２３２ａに向けて付勢し、弁体２１０が弁座２３２ａに着座している状態においても付勢力を有している。弁体２１０の小径部２１５の側壁２１２ａは圧縮コイルバネ２２０の内側において第２領域２３３ｂに突出して位置付けられ、端壁２１２ｅに磁石２１３が露出して収容固定されている。

このように、弁体２１０は、弁座２３２ａに当接可能に対峙する端壁２１１ａ、端壁２１１ａと反対側に位置する端壁２１２ｅ、及び、側壁２３１に摺動可能に支持される円筒形状の側壁２１１ｂを有している。
また、弁体２１０は、弁室２３３において端壁２１１ａ及び側壁２１１ｂによって区画され、換言すると、大径部２１４によって画定される第１領域２３３ａを形成し、第１領域２３３ａには入口孔２３２ｂを介して吐出通路１０４ｂの上流側圧力が作用する。

一方、弁体２１０は、弁室２３３において端壁２１２ｅ及び側壁２１２ａによって区画されるとともに第１領域２３３ａと画成され、換言すると、小径部２１５によって画定される第２領域２３３ｂを形成し、第２領域２３３ｂには連通孔２３１ｂを介して吐出通路１０４ｂの下流側圧力が作用する。そして、弁体２１０は、側壁２１１ｂに支持されながら、第１領域２３３ａと第２領域２３３ｂとの圧力差に応じ圧縮コイルバネ２２０の付勢力に抗して移動して入口孔２３２ｂ及び出口孔２３１ａを開閉する。

詳しくは、弁体２１０と、圧縮コイルバネ２２０と、第１ハウジング２３０と、第２ハウジング２４０とで構成される弁機構は圧縮機１００の既存の逆止弁２００´であって、逆止弁２００´は第１領域２３３ａと第２領域２３３ｂとの圧力差が所定値より小さい場合は圧縮コイルバネ２２０の付勢力により吐出通路１０４ｂを遮断し、圧力差が所定値を超えると圧縮コイルバネ２２０の付勢力に抗して吐出通路１０４ｂを開放する。

また、磁気検出手段２５０は、ホール素子２５１と、その出力信号を出力する電子回路２５２と、電子回路２５２と接続された入出力用コネクタ端子２５３とを樹脂材料にインサート成形して形成され、磁気検出手段２５０は第２ハウジング２４０の端壁２４２側に収容固定されている。ホール素子２５１は第２ハウジング２４０の端壁２４２を挟んで磁石２１３に対向するように配設されている。

第１ハウジング２３０及び第２ハウジング２４０の外周部にはＯリング２６０、２６１が配設される溝がそれぞれ形成されており、Ｏリング２６０は吐出室１４２と吐出通路１０４ｂとを気密にシールし、Ｏリング２６１は吐出通路１０４ｂと磁気検出手段２５０側のシリンダヘッド１０４の外部（大気側）とを気密にシールする。なお、Ｏリング２６１が配設されている溝は第１ハウジング２３０の開放端に形成されているフランジ２３１ｃが第２ハウジング２４０の側壁２４１に嵌合固定されることにより形成されている。

図４に示すように、流量検出装置２００は、第１ハウジング２３０のフランジ２３１ｃのＯリング２６１側とは反対側の端面がシリンダヘッド１０４の収容孔１０４ｃを形成する段差部の端面に位置決めされている。磁気検出手段２５０は、そのシリンダヘッド１０４の外部側の一端面がスナップリング２７０で抜け止めされてシリンダヘッド１０４に収容されている。これによって吐出通路１０４ｂの下流側から第１ハウジング２３０に背圧が作用しても第１ハウジング２３０が第２ハウジング２４０からシリンダヘッド１０４の外部に抜け出ることを防止しながら、逆止弁２００´と磁気検出手段２５０とが一体に構成される。

ここで、流量検出装置２００は、弁室２３３の第２領域２３３ｂにさらに円筒形状の収容室２４３を設け、この収容室２４３に弁体２１０の側壁２１２ａ、すなわち小径部２１５を収容している。
図２は弁体２１０が弁座２３２ａに着座している状態を示し、このとき磁石２１３はホール素子２５１から最も遠ざかった位置にある。一方、図３は弁体２１０が弁座２３２ａから最も遠ざかった状態を示し、弁体２１０が最大に開いている。

収容室２４３は、端壁２４２から圧縮コイルバネ２２０の内側において円筒形状の側壁（突側壁）２４４を第２領域２３３ｂに向けて突設することで形成されている。図３の状態のとき、第２部材２１２の側壁２１２ａに形成された段差面２１２ｄが側壁２４４の先端面２４４ｂに当接することにより弁体２１０の移動が規制され、このとき磁石２１３はホール素子２５１に最も近づいた位置にある。

弁体２１０の側壁２１２ａは収容室２４３の側壁２４４に摺動可能に支持され、弁体２１０の端壁２１２ｅに露出して収容固定された磁石２１３は弁体２１０とともに収容室２４３内を移動可能となっている。側壁２１２ａは弁体２１０の全可動範囲において収容室２４３の側壁２４４に摺動可能に支持されている。

収容室２４３内において磁石２１３の露出した端面と収容室２４３の底壁との間に区画される空間は第２領域２３３ｂと区画され、この空間は絞り通路２４４ａによって第２領域２３３ｂと連通している。これにより、弁体２１０に収容室２４３の空間による所定圧力によって緩衝作用（ダンパー効果）を持たせることができる。

また、側壁２４４は、圧縮コイルバネ２２０の端壁２４２側を弁体２１０の移動方向に沿って案内し、位置決めするガイド部材としての役割をも担っている。
弁体２１０の小径部２１５と収容室２４３における側壁２４４の内周面との第２間隙Ｇ２は、大径部２１４と側壁２３１との第１間隙Ｇ１と同様に、例えば数十ミクロン〜２００ミクロン程度の微小隙間に管理されている。これより弁体２１０は、大径部２１４においては第１間隙Ｇ１を有して弁室２３３に収容され、小径部２１５においては第２間隙Ｇ２を有して収容室２４３に収容されている。

これら第１間隙Ｇ１及び第２間隙Ｇ２は、例えば大径部２１４が側壁２３１に所定の当接領域で当接したとき、弁体２１０の移動方向に沿う中心線を跨いだ当接領域の反対側の対角領域においては、大径部２１４が側壁２３１に非当接であり且つ小径部２１５が側壁２４４に当接するべく、予め調整されている。

弁体２１０は、吐出通路１０４ｂの冷媒の上流側圧力（吐出室１４２の圧力）と下流側圧力（吐出通路１０４ｂ側の圧力）との圧力差に応じて移動して位置が変化し、吐出通路１０４ｂを流れる冷媒が増加すれば弁体２１０は弁座２３２ａから遠ざかり、吐出通路１０４ｂを流れる冷媒が減少すれば弁体２１０は弁座２３２ａに近づく。したがって、弁体２１０の開度（位置）をホール素子２５１で検出することにより吐出通路１０４ｂを流れる冷媒循環量を測定できる。可変容量圧縮機１００の駆動トルク推定に流量検出装置２００の出力値を使用することによりトルク推定精度が向上する。

図４に示すように、出口孔２３１ａは第１ハウジング２３０の側壁２３１に複数設けられ、出口孔２３１ａは、平面視において頂角が弁座２３２ａ側に向いた略三角形をなす領域を有している。これにより吐出通路１０４ｂを流れる流量が小さい場合には、この略三角形の領域を冷媒が流れ、冷媒流量の増大に追従して弁体２１０の移動が徐々に行われ、弁体２１０がばたつくことなく安定して移動するため、冷媒の低流量域における弁体２１０のハンチング動作が回避され、流量検出装置２００における安定した流量検出が可能となる。

以上のように本実施形態の流量検出装置２００は、第１領域２３３ａと第２領域２３３ｂとの圧力差に応じて作動する弁機構を備え、この弁機構は吐出通路１０４ｂに配設された既存の逆止弁２００´であるため、逆止弁２００´に磁石２１３と磁気検出手段２５０を付加するだけで、逆止弁２００´により冷媒の流量検出が可能となる。

また、磁石２１３は弁室２３３内の収容室２４３に収容されるため、磁石２１３の配置に伴う逆止弁２００´の軸方向寸法の増大を抑制することができる。したがって、小型且つ低コストの流量検出装置２００を簡単な構成で実現することができる。
また、弁室２３３に収容室２４３を有することにより、磁石２１３は第２領域２３３ｂと区画された収容室２４３内の領域のみに曝されるため、たとえ第１領域２３３ａから側壁２３１と側壁２１２ａとの間の間隙を介して冷媒とともに第２領域２３３ｂに異物が侵入したとしても、磁石２１３が配設されている領域に異物が侵入することを抑制することができる。

また、第２領域２３３ｂは、吐出通路１０４ｂ（第１領域２３３ａ）と画成された空間であり、緩衝室（ダンパー室）として機能させることができるため、弁体２１０の振動を抑制して磁石２１３の位置を安定化することが可能となる。したがって、磁石２１３の磁束密度の誤差を効果的に排除し、流量検出精度を大幅に高めることができる。

また、収容室２４３が端壁２４２から圧縮コイルバネ２２０の内側において第２領域２３３ｂ側に突設される円筒形状の側壁２４４により形成されることにより、収容室２４３を圧縮コイルバネ２２０の内側に納めて配置することができるため、収容室２４３形成に伴う逆止弁２００´の軸方向寸法の増大を抑制することができる。したがって、流量検出装置２００のさらなる小型化を実現することができる。

また、大径部２１４が側壁２３１に所定の当接領域で当接したとき、弁体２１０の移動方向に沿う中心線を跨いだ当接領域とは反対側の対角領域においては、大径部２１４が側壁２１３に非当接であり且つ小径部２１５が側壁２４４に当接するべく、第１間隙Ｇ１及び第２間隙Ｇ２が調整される。これにより、当接領域及び対角領域の双方において大径部２１４のみ又は小径部２１５のみが弁室２３３の側壁２１１ｂや収容室２４３の側壁２４４に当接されることが防止される。このような大径部２１４のみ又は小径部２１５のみの２点支持を防止することにより、中心線に対する弁体２１０の過度な傾斜が抑制され、弁室２３３における弁体２１０の移動をさらに円滑に行うことができる。

また、側壁２４４は収容室２４３と弁室２３３とを連通する絞り通路２４４ａを有することにより、収容室２４３がこれに収容される小径部２１５によって密閉状態となることが防止され、収容室２４３の内圧によって弁体２１０の移動が阻害されることが防止される。
また、絞り通路２４４ａの開口面積を調整することにより、弁体２１０の移動に伴う緩衝作用（ダンパー効果）を収容室２４３に持たせることができるため、弁体２１０の振動をさらに抑制して磁石の位置を安定化することが可能となる。

また、圧縮コイルバネ２２０の端壁２４２側を弁体２１０の移動方向に沿って案内し、位置決めするガイド部材として側壁２４４を利用することにより、圧縮コイルバネ２２０のガイド部材を別途設ける必要が無いため、流量検出装置２００のさらなる低コスト化を実現することができる。
また、第１領域２３３ａから第２領域２３３ｂに侵入する流体中の異物は、大径部２１４と側壁２３１との間の第１間隙Ｇ１から側壁２３１に沿って侵入する冷媒の流れ（漏れ）に含まれている。しかし、側壁２３１が吐出通路１０４ｂの下流側と第２領域２３３ｂとを連通する連通孔２３１ｂを備えることにより、第２領域２３３ｂに吐出通路１０４ｂの下流側圧力を作用させながら、側壁２３１に沿って侵入した異物を冷媒の流れ（漏れ）により側壁２３１の連通孔２３１ｂから効率的に排出することができるため、収容室２４３への異物の侵入をさらに抑制することができる。

また、第２領域２３３ｂに侵入した異物は冷媒の流れ（漏れ）に押しやられて端壁２４２近傍に集まり易いため、連通孔２３１ｂが端壁２４２に面した側壁２３１に形成されていることにより、異物を連通孔２３１ｂからさらに効率的に排出することができ、収容室２４３への異物の侵入をさらに抑制することができる。

また、逆止弁２００´と磁気検出手段２５０とが一体に構成されていることにより、流量検出装置２００の小型化に貢献するのみならず、設置対象となる装置への装着性を高めることができ、また、流量検出装置２００の出力校正を容易に行うことができるため、流量検出装置２００のさらなる小型化及び低コスト化を実現することができる。

また、流量検出装置２００を圧縮機１００の吐出通路１０４ｂに設けることにより、流量検出装置２００による高精度となる冷媒の流量検出値を圧縮機１００の駆動トルク推定に使用することができるため、駆動トルクの推定精度を大幅に高めることができる。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。

例えば図５に示すように、弁体２１０の側壁２１１ｂに環状溝２１１ｃを形成しても良い。冷媒流の主流は入口孔２３２ｂから出口孔２３１ａを経由して下流側に流れるが、一部は弁体２１０の側壁２１１ｂと側壁２３１内の弁室２３３の円筒面との微小な隙間から第２領域側２３３ｂに漏れる。この流れに沿って異物が第２領域２３３ｂに侵入するおそれがあるので、これを抑制すべく側壁２１１ｂの中間に異物を出口孔２３１ａに導く環状溝２１１ｃを形成することが望ましい。

また、図６に示すように、弁体２１０の一端面２１１ａの外周端部に環状に段差２１１ｄを設け、この環状の段差２１１ｄを流路として異物を出口孔２３１ａに導くようにしても良い。なお、段差でなく傾斜面としても良い。
また、逆止弁２００´と磁気検出手段２５０は一体化されているが、分離して配設するようにしても良い。

また、流量検出装置２００は吐出通路１０４ｂに配設されているが、これを吸入通路１０４ａに配設しても良い。
また、絞り通路２４４ａは収容室２４３の側壁２４４を貫通する貫通孔としているが、これに限定されない。例えば収容室２４３の円筒面又は側壁２１２ａに溝を形成して絞り通路としても良い。

また、逆止弁２００´は吐出通路１０４ｂを閉鎖するものであるが、吐出通路１０４ｂを完全に閉鎖せず、最小開口を有するものであっても良い。
また、圧縮機１００は可変容量圧縮機であるが、これに限らず、本発明は他の種々の圧縮機に適用可能である。
また、流量検出装置２００は圧縮機１００に備えられているが、これを図示しない冷凍装置の圧縮機と凝縮器との間の冷媒の循環通路又は蒸発器と圧縮機との間の冷媒の循環通路に備えるようにしても良い。

また、流量検出装置２００は圧縮機１００や冷凍装置等の冷媒流量を検出するものであるが、対象とする流体は冷媒に限定されない。

１０４ａ 吸入通路（流体通路）
１０４ｂ 吐出通路（流体通路）
２００ 流量検出装置
２００’ 逆止弁（弁機構）
２１０ 弁体
２１１ａ 端壁（第１内端壁）
２１１ｂ 側壁（内側壁）
２１１ｅ 段差面
２１２ａ 側壁（内側壁）
２１２ｅ 端壁（第２内端壁）
２１３ 磁石
２１４ 大径部
２１５ 小径部
２２０ 圧縮コイルバネ（コイルバネ）
２３１ 側壁（外側壁）
２３１ａ 出口孔
２３１ｂ 連通孔
２３２ 端壁（第１外端壁）
２３２ａ 弁座
２３２ｂ 入口孔
２３３ 弁室
２３３ａ 第１領域
２３３ｂ 第２領域
２４２ 端壁（第２外端壁）
２４３ 収容室
２４４ 側壁（突側壁、ガイド部材）
２４４ａ 絞り通路
２５０ 磁気検出手段

Claims (10)

1. 流体通路の上流側に開口する入口孔、及び、該入口孔の周囲に弁座を有する第１外端壁と、該第１外端壁と反対側の第２外端壁と、前記流体通路の下流側に開口する出口孔を有する円筒形状の外側壁とから区画された弁室と、
   前記弁座に当接可能に対峙する第１内端壁、該第１内端壁と反対側の第２内端壁、及び、前記外側壁に摺動可能に支持される円筒形状の内側壁を有し、前記弁室において前記第１内端壁及び前記内側壁によって区画され、前記入口孔を介して前記流体通路の上流側圧力が作用する第１領域と、前記弁室において前記第２内端壁及び前記内側壁によって、前記第１領域と前記流体通路の下流側圧力が作用する第２領域とに区画形成し、前記第１領域と前記第２領域との圧力差に応じ前記外側壁に支持されながら移動して前記入口孔を開閉する弁体と、
   前記弁体を前記弁座に向けて付勢するコイルバネと、
   前記第２内端壁に固定された磁石と
   を具備した弁機構と、
   前記弁室の外方において前記磁石に対向して配設され、前記磁石の磁束密度の変化を検出する磁気検出手段と
   を備え、
   前記弁室は、前記第２領域と区画された収容室を有し、
   前記収容室には、前記弁体に固定された前記磁石が収容され、
   前記磁石は、前記弁室における前記弁体の全移動範囲において、前記収容室に収容されていることを特徴とする流量検出装置。
2. 前記収容室は、前記第２外端壁から前記コイルバネの内側において前記第２領域側に突設される円筒形状の突側壁により形成されることを特徴とする請求項１に記載の流量検出装置。
3. 前記弁体の前記内側壁は、前記外側壁に対し第１間隙を有して対峙する大径部と、前記大径部よりも小径であって前記突側壁に対し第２間隙を有して対峙する小径部とからなり、
   前記第２内端壁に固定された前記磁石は前記小径部の内側に配設され、
   前記コイルバネは、その端がそれぞれ前記第２領域において前記大径部と前記小径部との間の段差面と前記第２外端壁とに当接されており、
   前記大径部が前記外側壁に所定の当接領域で当接したとき、前記弁体の移動方向に沿う中心線を跨いだ前記当接領域の反対側の対角領域においては、前記大径部が前記外側壁に非当接であり且つ前記小径部が前記突側壁に当接するべく、前記第１間隙及び前記第２間隙が調整されることを特徴とする請求項２に記載の流量検出装置。
4. 前記突側壁は前記収容室と前記弁室の前記第２領域とを連通する絞り通路を有することを特徴とする請求項３に記載の流量検出装置。
5. 前記突側壁は、前記コイルバネの前記第２外端壁側を前記弁体の移動方向に沿って案内し、位置決めするガイド部材であることを特徴とする請求項３に記載の流量検出装置。
6. 前記外側壁は、前記流体通路の下流側と前記第２領域とを連通し、前記第２領域に前記流体通路の下流側圧力を作用させる連通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の流量検出装置。
7. 前記連通孔は前記第２外端壁に面した前記外側壁に形成されることを特徴とする請求項６に記載の流量検出装置。
8. 前記弁機構と前記磁気検出手段とは一体に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量検出装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項の流量検出装置を作動流体の吐出通路又は吸入通路に設けることを特徴とする圧縮機。
10. 請求項１から８のいずれか一項の流量検出装置を作動流体の循環通路に設けることを特徴とする冷凍装置。

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